厦门大学2015固体电子学-中期考试-答案

1注意：答案必须标明题号，按序写在答题纸上。答题纸务必写上姓名。1.（15分）请解释以下概念。1）本征半导体；2）杂质电离能；3）平衡态1)本征半导体没有杂质、没有缺陷的理想半导体，即设想半导体中不存在任何杂质原子，并且原子在空间的排列也遵循严格的周期性。2)杂质电离能导带底与施主杂质能级间能量差、受主杂质能级与价带顶间的能量差，分别称为施主和受主杂质的电离能。3)平衡态系统状态不随时间变化，且与外界没有物质及能量交换，则此系统处于平衡态。2.（10分）请解释材料电导率的决定因素？增加材料的掺杂浓度（在完全电离的情况下）是否一定会增大材料的电导率？材料的电导率由载流子浓度和迁移率共同决定。增加材料的掺杂浓度不一定会增大材料的电导率。这是由于随着材料掺杂浓度的增加，材料的载流子浓度虽然有所增加，但迁移率则会由于散射增强而有所下降。二者共同作用有可能使材料的电导率增大，也有可能使材料电导率保持不变或下降。3.（20分）晶体结合有哪几种类型？简述在不同类型的结合中库仑力的作用形式。1）离子结合：依靠不同电荷类型离子之间的库仑力（吸引力）2）共价结合：临近原子各出一个电子，形成共享，这一对电子处于两个原子之间，通过库仑力把两个原子连接起来3）分子结合：依靠电偶极矩之间的库仑相互作用力4）金属结合：原子将价电子共有化，形成电子云（或电子气，电子的海洋），依靠原子实与电子云之间的库仑力（吸引力）5）氢键结合：氢原子与某一个原子形成共价结合，使得氢原子正负电荷中心不在重合，通过库仑力再与另一个原子结合4.（15分）三维晶格有七大晶系和十四中布拉菲点阵。1）请列举三维晶体的的七大点阵类型。2）列举立方晶系的三种晶格结构，给出它们晶胞在基矢长度和夹角方面的几何特征。1）三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、三方晶系、四方晶系（又称正方晶系或四角晶系）、六方晶系、立方晶系2）简单立方、体心立方、面心立方。基矢长度a=b=c;夹角都是90度5.（15分）极性分子可以看作成一个电偶极子，两个极性分子之间的作用力就是两个电偶极子之间的库仑力。如图所示两个平行偶极子，r是它们之间的距离，ι是偶极子中正负电荷间的距离，q为偶极子中原子的电荷量。设ι甚小于r。求这两个偶极子间的库仑作厦门大学《固体电子学》中期考试试卷信息科学与技术学院电子工程系2013年级各专业主考教师：张保平、张江勇，试卷类型：（√A卷/B卷）2015年2用势能。库仑势写为经过运算，利用得到其中6.（10分）弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷都是晶体中的点缺陷，解释它们之间的区别。形成一个弗仑克尔缺陷时，晶格上的原子脱离原来的位置进入晶格原子之间的间隙，也就是晶体内留下一个空位，多一个填隙原子。形成一个肖特基缺陷时，晶格上的原子脱离原来的位置，晶体内留下一个空位，而晶体表面（在晶格位置）多一个原子（肖特基缺陷往往伴随着体积的增大）。7.（15分）用能带模型解释金属、半导体和绝缘体的区别。1）导体：在一系列能带中除了电子填充满的能带以外，还有部分被电子填充的能带（不满带），后者起着导电作用2）绝缘体：原子中的电子是满壳层分布的，价电子刚好填满了许可的能带，形成满带，满带和空带之间之间存在一个很宽的禁带，在一般情况下，空带中没有电子3）半导体：能带结构与绝缘体类似，但是禁带宽度比较小满带中的部分电子会被热激发到空带。电子和近满带中留下的空状态都参与导电)(41)(221212220lrqlrqllrqrqru212123300()22ppqurrr1221,,llllr11,22pqlpql