11微电子固体物理导论A答案

湘潭大学 2013 上 学期 2011级 微电子学专业 《固体物理导论》课程期末考试A 卷参考答案及评分标准

一、 解释下列概念(每题3分，共30分)

1、配位数：物质中一个原子或离子周围最近邻的等距的原子或离子数目。

2、声子：晶格振动能量是量子化的，以ωh 为单位来增减其能量，ωh 就称为晶格振动能量的量子——即声子。

3、晶格：晶体中原子排列的具体形式一般称为晶体格子。

4、布洛赫定理： 势场具有晶格周期性时，电子的波函数满足薛定谔方程

方程的解具有以下性质： 5、空穴：共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴。 6、电离能：使原子失去一个电子所需要的能量。

7、结合能：设想把分散的原子（离子或分子）结合成晶体，在这一过程中，将有 一定的能量W 释放出来，称为结合能。

8、声学波：晶格振动中频率比较低的、而且频率随波矢变化较大的那一支格波。 9、费米面：K 空间中占有电子与不占有电子的分界面。

10、格波：晶体中的原子振动是以角频率为ω的平面波形式存在的，这种波叫格波。.

二、简答题(共35分)

1、（8分）简述倒格子在固体物理学的重要作用。

如果把晶体点阵本身理解为周期函数，则倒易点阵就是晶格点阵的傅里叶变换，所以倒易点阵也是晶体结构周期性的数学抽象，只是在不同空间（波矢空间）来反映，其所以要变换到波矢空间是由于空间周期性结构中波动过程的需要。（4分）在用统计力学研究系统能量的时候一个很重要的概念是态密度需要在动量空间计算，这就是为什么固体的能带理论要大量用到倒格子的原因。（2分）对于自由电子来说，在动量空间讨论问题是非常方便的，与此类似在晶格的动量空间就是倒格子空间。（2分）

)()()](2[22r E r r V m

ψψ=+?-)

()(r e R r n R k i n ψψ?=+

2、（7分）简述近自由电子近似模型，方法和所得到的主要结论。

答：考虑金属中电子受到粒子周期性势场的作用，假定周期性势场的起伏小。

作为零级近似，可以用势场的平均值代替离子产生的势场：)

(r V V =。（2分）

周期性势场的起伏量V V r V ?=-

)(作为微扰来处理。当两个由相互自由的矩

阵元状态k

和n G k k +=,的零级能量相等时，一级修正波函数和二级能量修正

趋于无穷大。（3分）即：22n G k k +=，在布里渊区的边界处，能量发生突

变，形成一系列能带。（2分）

3、（10分）晶格比热容的爱因斯坦模型和德拜模型采用了什么简化假设？ 解：我们知道晶体比热容的一般公式为

2

)/()/(20

)1()()()(-=

??=?T k T k B B V V B B m

e d e T k k T

E c ωωωωωρω （2分） 由上式可以看出，在用量子理论求晶体比热容时，问题的关键在于如何求角频率的分布函数)(ωρ（2分）。但是对于具体的晶体来讲，)(ωρ的计算非常复杂。为此，在爱因斯坦模型中，假设晶体中所有的原子都以相同的频率振动（3分）；而在德拜模型中，则以连续介质的弹性波来代表格波以求出)(ωρ的表达式（3分）。

4、（10分）简述导体、半导体和绝缘体的区别。

他们的区别在于其能带结构不同及电子填充能带的情况不同。导体的能带结构为价带是导带，或者其价带与其它能带间有交叠，使其价带为导带。（2分）半导体和绝缘体的能带结构相似，禁带宽度不同。（2分）绝缘体的价带与紧邻空带间能隙一般比较大，即使有外场的作用其价带电子也不可能跃迁到上面的空带中去，即不能导电。（3分）半导体的价带与紧邻空带间的能隙则比较小，即使无外场作用，其价带电子亦可从晶体热振动中获得足够的能量产生跃迁，使其导带中有少量可导电的电子，同时价带中也有少量可导电的空穴，因而其导电性介于绝缘体和导体之间，故称半导体。（3分）

一、 计算题(共35分)

1、(10分)证明：证明倒格子原胞体积为c c

v v 3

)2(π=

*

，其中c v 为正格子原胞的体积。

证明：倒格子基矢：3213212a a a a a b ???=π ；3211322a a a a a b ???=π ；3212

132a a a a a b

???=π（2

分）倒格子体积：)()()()2()(21133233321a a a a a a v b b b v c

c

?????=??=*π （2分）

C B A B C A C B A )()(?-?=??

[][]1211312132113)()()()(a a a a a a a a a a a a a

Ω=??-??=??? （2分）

c

c c

v a a a v v 3

13223)2()()2(ππ=

??=*

（2分）

2、（10分）有一一维单原子链。间距为 a 。总长度为 Na 。求: （1 ）用紧束缚近似求出原子 s 态能级对应的能带E(k) 函数。 （2 ）求出其能态密度函数的表达式。

（3 ）如果每个原子 s 态只有一个电子，求等于T=0K 的费米能级E F 0

及E F 0

处的能态密度。

答：(1), ka

J E ka J J e e J J k E s ika ika s cos 2cos 2)()(101010-=--=+--=-εε

(2分)

s

R ik s e P J J E k E .0)()(-∑--=

(1分)

,

ka J N ka J Na dE dk L E N sin sin 212222)(11πππ=?=??

= （3分）

，

a k Nak K Na dk k N F f F K F

222.2.22.)(200

00

πππρ=

∴===?

（2分）

1

10

10

0.2sin

)(,.2cos

2)(J N

a

a

J N

E N E a a

J E k E E F s F F ππππ==

=-== （2分）

3、(15分) 讨论N 个原胞的一维双原子链（相邻原子间距为a ），其2N 个格波解，当M = m 时与一维单原子链的结果一一对应。

解：质量为M 的原子位于2n-1， 2n+1， 2n+3 ……；质量为m 的原子位于2n ， 2n+2， 2n+4 ……。建立模型如下：

（1分）

牛顿运动方程

2221212121222(2)(2)n n n n n n n n m M μ

βμμμμ

βμμμ+-+++=---=--- （2分）

N 个原胞，有2N 个独立的方程

设方程的解[(2)]

2[(21)]

21i t na q n i t n aq n Ae Be ωωμμ--++==（2分）代回方程中得到 2

2(2)(2cos )0(2cos )(2)0m A aq B aq A M B βωβββω?--=??-+-=??（1分）

B 有非零解，2

2

22cos 0

2cos 2m aq aq

M βωβββω

--=--，（1分）则

1

2

2

22

()4{1[1sin ]}()m M mM aq mM m M ωβ+=±-+（1分）

两种不同的格波的色散关系1

2

2

22

1

2

2

22

()4{1[1sin ]}()()4{1[1sin ]}()m M mM aq mM m M m M mM aq mM m M ωβωβ+

-

+=+-++=--+（2分）

一个q 对应有两支格波：一支声学波和一支光学波.总的格波数目为2N.

当M m =时4cos 2

4sin 2aq m aq m βωβω+-=

=

，（2分）两种色散关系如图所示：

长波极限情况下0q →，sin(

)22

qa qa ≈， (2

)q m

β

ω-=与一维单原子晶格格波的色散关系一致. (3分）

固体物理导论部分考前复习试题

第一章 1.以堆积模型计算由同种原子构成的同体积的体心和面心立方晶体中原子数之比. 解：设原子的半径为R, 体心立方(bcc)晶胞的体对角线为4R, 晶胞的边长为 , 晶胞的体积为, 一个晶胞包含两个原子, 一个原子占的体积为 ,单位体积晶体中的原子数为; 面心立方(fcc)晶胞的边长为 , 晶胞的体积为, 一个晶胞包含四个原子, 一个原子占的体积为 , 单位体积晶体中的原子数为. 因此, 同体积的体心和面心 立方晶体中的原子数之比为=0.918. 2.解理面是指低指数的晶面还是高指数的晶面？为什么？ 解：晶体容易沿解理面劈裂，说明平行于解理面的原子层之间的结合力弱，即平行解理面的原子层的间距大. 因为面间距大的晶面族的指数低, 所以解理面是面指数低 的晶面. 3.基矢为a1=ai a2=aj a3=a（i+j+k）/2的晶体为何种结构？ 解：有已知条件, 可计算出晶体的原胞的体积 由原胞的体积推断, 晶体结构为体心立方. 按照本章习题14, 我们可以构造新的 矢量, , . 对应体心立方结构. 根据14题可以验证, 满足选作基矢的充分条件. 可见基矢为, , 的晶体为体心立方结构. 若+,

则晶体的原胞的体积,该晶体仍为体心立方结构. 4. 面心立方元素晶体中最小晶列周期多大？该晶列在哪些晶面内？ 解：周期最小的晶列一定在原子面密度最大的晶面内. 若以密堆积模型, 则原子面密度最大的晶面就是密排面. [l1,l2,l3]晶列上格点周期为 ∣R l∣=∣l1a+l2a+l3a∣ 密勒指数(111)是一个密排面晶面族, 最小的晶列周期为∣R l∣=. 根据同族晶面族 的性质, 周期最小的晶列处于{111}面内. 5.在晶体衍射中，为什么不能用可见光？ 解：晶体中原子间距的数量级为米，要使原子晶格成为光波的衍射光栅，光 波的波长应小于米. 但可见光的波长为7.6 4.0米, 是晶体中原子间距的1000倍. 因此, 在晶体衍射中，不能用可见光. 6.高指数的晶面族与低指数的晶面族相比，对于同级衍射，哪一晶面族衍射光弱？为什么？ 解：对于同级衍射, 高指数的晶面族衍射光弱, 低指数的晶面族衍射光强. 低指数的晶面族面间距大, 晶面上的原子密度大, 这样的晶面对射线的反射(衍射)作用强. 相反, 高指数的晶面族面间距小, 晶面上的原子密度小, 这样的晶面对射线的反射(衍射)作用弱. 另外, 由布拉格反射公式 可知, 面间距大的晶面, 对应一个小的光的掠射角. 面间距小的晶面, 对应一个大的光的掠射角. 越大, 光的透射能力就越强, 反射能力就越弱. 7.确定fcc结构中粒子密度最大的晶面. 8.温度升高时，衍射角如何变化？X光波长变化是，衍射角如何变化？ 解：温度升高时, 由于热膨胀, 面间距逐渐变大. 由布拉格反射公式 可知, 对应同一级衍射, 当X光波长不变时, 面间距逐渐变大, 衍射角逐渐变小.所以温度升高, 衍射角变小. 当温度不变, X光波长变大时, 对于同一晶面族, 衍射角随之变大. 5. 晶面指数为（123）的晶面ABC是离原点O最近的晶面，OA、OB和OC分别与基 矢、和重合，除O点外,OA、OB和OC上是否有格点？若ABC面的指数为（234），情况又如何？

微电子技术的发展历史与前景展望

微电子技术的发展历史与前景展望 姓名：张海洋班级：12电本一学号：1250720044 摘要：微电子是影响一个国家发展的重要因素,在国家的经济发展中占有举 足轻重的地位，本文简要介绍微电子的发展史，并且从光刻技术、氧化和扩散技术、多层布线技术和电容器材料技术等技术对微电子技术做前景展望。 关键词：微电子晶体管集成电路半导体。 微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、电路及系统的电子学分支，它主要研究电子或粒子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学，以实现电路的系统和集成为目的，实用性强。微电子产业是基础性产业，是信息产业的核心技术，它之所以发展得如此之快，除了技术本身对国民经济的巨大贡献之外，还与它极强的渗透性有关。 微电子学兴起在现代，在1883年，爱迪生把一根钢丝电极封入灯泡，靠近灯丝，发现碳丝加热后，铜丝上有微弱的电流通过，这就是所谓的“爱迪生效应”。电子的发现，证实“爱迪生效应”是热电子发射效应。 英国另一位科学家弗莱明首先看到了它的实用价值，1904年，他进一步发现，有热电极和冷电极两个电极的真空管，对于从空气中传来的交变无线电波具有“检波器”的作用，他把这种管子称为“热离子管”，并在英国取得了专利。这就是“二极真空电子管”。自此，晶体管就有了一个雏形。 在1947年，临近圣诞节的时候，在贝尔实验室内，一个半导体材料与一个弯支架被堆放在了一起，世界上第一个晶体管就诞生了，由于晶体管有着比电子管更好的性能，所以在此后的10年内，晶体管飞速发展。 1958年，德州仪器的工程师Jack Kilby将三种电子元件结合到一片小小的硅片上，制出了世界上第一个集成电路（IC）。到1959年，就有人尝试着使用硅来制造集成电路，这个时期，实用硅平面IC制造飞速发展.。 第二年，也是在贝尔实验室，D. Kahng和Martin Atalla发明了MOSFET，因为MOSFET制造成本低廉与使用面积较小、高整合度的特点，集成电路可以变得很小。至此，微电子学已经发展到了一定的高度。 然后就是在1965年，摩尔对集成电路做出了一个大胆的预测：集成电路的芯片集成度将以四年翻两番，而成本却成比例的递减。在当时，这种预测看起来是不可思议，但是现在事实证明，摩尔的预测诗完全正确的。 接下来，就是Intel制造出了一系列的CPU芯片，将我们完全的带入了信息时代。 由上面我们可以看出，微电子技术是当代发展最快的技术之一，是电子信息产业的基础和心脏。时至今日，微电子技术变得更加重要，无论是在航天航空技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术或家用电器产业，都离不开微电子技术的发展。甚至是在现代战争中，微电子技术也是随处可见。在我国，已经把电子信息产业列为国民经济的支拄性产业，微电子信息技术在我国也正受到越来越多的关注，其重要性也不言而喻，如今，微电子技术已成为衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志，微电子科学技术的发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。

影视鉴赏网课新版复习资料

影视鉴赏 影视概说 1 【单选题】（A）属于纪实感很强的电影。 A、《三峡好人》 B、《英雄》 C、《小时代》 D 、《杜拉拉升职记》2 【单选题】（B）类电影尤其具有“窗户”功能。 A 、幻想风格 B、现实风格 C、惊悚风格 D 、喜剧风格3 【判断题】从某种角度上来说，贾樟柯的电影具有社会活化石的作用。（V） 4 【判断题】电影可以说就是我们的生活，已经成为了我们生活的一部分。（V） 电影就是我们的生活 1 【单选题】关于电影《摇尾狗》，下列说法错误的是（D）。 A、影片内容是总统如何利用影像的力量影响公众 B、这是一部美国电影 C、影片反思了影像与现实间的关系 D、影片采用了纪实的表现方式 2 【单选题】理论家波德里亚认为电影与现实的关系不包括（A）。 A、影像以符号的形式包围着现实 B、影像是现实的反映 C、影像掩盖真实的不在场 D、影像掩盖和篡改现实 3 【判断题】《西蒙妮》讲述的是导演通过电脑技术虚拟出一位完美男主角的故事。（X）4 【判断题】电影就像镜子，因为我们会把电影里的人生和自己进行比较。（V） “影像文化”及其革命性意义 【单选题】根据麦克卢汉提出的“一切媒体都是人体延伸”的观点，电影是人类（A）的延伸。

A、想象 B、触觉 C、视觉 D、听觉 2 【判断题】电影所代表的形象思维，会与逻辑思维相互对立并互补。所以一般形象思维比较好的人逻辑思维就比较差。（X） 3 【判断题】好莱坞电影中“奇观化”法则指的是电影要表现出现实生活中难得一见的东西。（V）4 【判断题】电影具有艺术特质，但不完全等同于艺术的产物，其还会受到技术、市场规律等影响。（V） 影视文化的负面价值 1 【单选题】面对当今的电影，我们应该反思和批判的是（D）。 A、意识形态欺骗性 B、电影的平面化、单面化问题 C、媒体的强势话语霸权 D 、以上都对 2 【单选题】关于“摄影机如自来水”，下列说法有误的是（B）。 A、它是电影理论史上非常有名的一句话。 B、这句话主要是强调摄影师对电影创作的重要性。 C、由法国电影理论家阿斯特吕克提出。 D、意思是运用摄影机语言漂亮流畅地表达思想，叙述故事。 3 【单选题】只有电影（A）的时候，电影才开始被看成是艺术的。 A、有自己的语言方式 B、具有戏剧性 C、被社会大众接受 D 、成为全方位的欣赏 4 【单选题】根据库勒的“游戏冲动说”，能够缓和感性和理性冲动间矛盾的游戏是（B）。 A、阅读和体验 B、艺术创造 C、社会交往 D、辩证思维 5 【多选题】电影中属于文学性的是（BCD）。 A、舞蹈设计 B、对话设计

对半导体技术、微电子技术、集成电路技术三者的浅略认识

对半导体技术、微电子技术、集成电路技术三者的浅略认识 一、半导体技术、微电子技术、集成电路技术三者的联系与区别 我们首先从三者的概念或定义上来分别了解一下这三种技术。 半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。在电子信息方面，绝大多数的电子组件都是以硅为基材做成的，因此电子产业又称为半导体产业。半导体技术最大的应用便是集成电路，它们被用来发挥各式各样的控制功能，犹如人体中的大脑与神经。 微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术，是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，为微电子学中的各项工艺技术的总和。 集成电路技术，在电子学中是一种把电路小型化的技术。采用一定的工艺，把一个电路中所需的各种电子元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。（以上三者概念均来源于网络）这般看来，三者概念上互相交叉，却也略有区别。依我这个初次接触这三个名词、对电子信息几乎一窍不通的大一新生来看，半导体技术是其他二者技术的基础，因为半导体是承载整个电子信息的基石，不管是微电子还是集成电路，便是以半导体为材料才可以建造、发展。而微电子技术，个人感觉比较广泛，甚至集成电路技术可以包含在微电子技术里。除此之外，诸如小型元件，如纳米级电子元件制造技术，都可以归为微电子技术。而集成电路技术概念上比较狭窄，单单只把电路小型化、集成化技术，上面列举的小型元件制造，便不能归为集成电路技术，但可以归为微电子技术。以上便是鄙人对三者概念上、应用上联系与区别的区区之见，如有错误之处还望谅解。 二、对集成电路技术的详细介绍 首先我们了解一下什么是集成电路。 集成电路是一种微型电子器件或部件。人们采用一定的工艺，把一个电路中所需的各种元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。 而简单来说，集成电路技术便是制造集成电路的技术方法。它涉及半导体器件物理、微电子学、电子学、无线电、光学以及信息学等学科领域的知识。 从产业分工角度，集成电路技术可以分为集成电路加工技术、集成电路测试封装技术以及集成电路设计技术等几方面。 1. 集成电路加工技术 集成电路加工技术主要是通过物理或化学手段在硅材料上生成半导体器件（比如场效应管）以及器件之间的物理互连。这些器件以及器件之间的互连构成的电路功能要符合系统设计要求。集成电路加工技术涉及的知识包括半导体器件物理、精密仪器、光学等领域，具体应用在工艺流程中，包括注入、掺杂、器件模型、工艺偏差模型、成品率分析以及工艺过程设计等。在近十几年的时间里，集成电路加工工艺水平一直按照摩尔（Moore）定律在快速发展。 2.集成电路测试、封装技术 集成电路测试包括完成在硅基上产生符合功能要求的电路后对裸片硅的功能和性能的

选修 影视鉴赏课后答案

尔雅网课15年影视鉴赏课后答案1 电影具有“窗户”功能，尤其是（）类电影。 ? A 幻想风格 ? B 喜剧风格 ? C 惊悚风格 ? D 现实风格 2 电影就是我们的生活，已经成为我们生活的一部分。（） ? ? 3 某种角度上，贾樟柯的电影具有社会活化石的作用。（） ? ? 4 以下哪一部电影属于纪实感很强的电影？（） ? A 《杜拉拉升职记》 ? B 《英雄》 ? C 《三峡好人》 ? D 《小时代》

电影就是我们的生活 1 下列关于电影《摇尾狗》说法不正确的是（）。 ?A、这是一部美国电影 ?B、影片采用了纪实的表现方式 ?C、影片反思了影像与现实间的关系 ?D、影片内容是总统如何利用影像的力量影响公众 我的答案：B 2 下列关于电影与现实关系的说法中，不属于理论家波德里亚观点的是（）。 ?A、影像是现实的反映 ?B、影像掩盖和篡改现实 ?C、影像掩盖真实的不在场 ?D、影像以符号的形式包围着现实 我的答案：D 3 电影像镜子，是因为我们把电影里的人生和自己进行比较。（） 我的答案：√ 4 电影《西蒙妮》讲述了一个导演通过电脑技术虚拟出了一位完美男主角的故事。（）我的答案：× 电影就是我们的生活 1 根据麦克卢汉“一切媒介都是人体延伸”说，电影是人类（）的延伸。 ? A 视觉 ? B 听觉 ? C 想象 ? D 触觉

2 电影具有艺术的特质，但不完全是艺术的产物，它还受技术、市场规律等影响。（） ? ? 3 美国好莱坞电影的“奇观化”法则指电影要表现出现实生活当中难得一见的东西。（） ? ? 4 电影所代表的形象思维，它与逻辑思维相互对立和互补，因此一般形象思维好的人逻辑思维则比较差。（） ? ? 影视文化的负面价值 1 电影中不属于文学性的是（）。 ? A 人物关系设计 ? B 对话设计 ? C 舞蹈设计 ? D 故事设计 2

半导体器件物理 试题库

半导体器件试题库 常用单位： 在室温（T = 300K ）时，硅本征载流子的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3 电荷的电量q= 1.6×10-19C μn =1350 2cm /V s ? μp =500 2 cm /V s ? ε0=8.854×10-12 F/m 一、半导体物理基础部分 （一）名词解释题 杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消 的作用，通常称为杂质的补偿作用。 非平衡载流子：半导体处于非平衡态时，附加的产生率使载流子浓度超过热平衡载流子浓度， 额外产生的这部分载流子就是非平衡载流子。 迁移率：载流子在单位外电场作用下运动能力的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。 晶向： 晶面： （二）填空题 1．根据半导体材料内部原子排列的有序程度，可将固体材料分为 、多晶和 三种。 2．根据杂质原子在半导体晶格中所处位置，可分为 杂质和 杂质两种。 3．点缺陷主要分为 、 和反肖特基缺陷。 4．线缺陷，也称位错，包括 、 两种。 5．根据能带理论，当半导体获得电子时，能带向 弯曲，获得空穴时，能带 向 弯曲。 6．能向半导体基体提供电子的杂质称为 杂质；能向半导体基体提供空穴的杂 质称为 杂质。 7．对于N 型半导体，根据导带低E C 和E F 的相对位置，半导体可分为 、弱简 并和 三种。 8．载流子产生定向运动形成电流的两大动力是 、 。

9．在Si-SiO 2系统中，存在 、固定电荷、 和辐射电离缺陷4种基 本形式的电荷或能态。 10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提高时，费米能级分别向 移动；对于P 型半 导体，当温度升高时，费米能级向 移动。 （三）简答题 1．什么是有效质量，引入有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？ 2．说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作用？ 3．说明费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的实用范围？ 4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？ （四）问答题 1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最高工作温度各不相同？ 要获得在较高温度下能够正常工作的半导体器件的主要途径是什么？ （五）计算题 1．金刚石结构晶胞的晶格常数为a ，计算晶面（100）、（110）的面间距和原子面密度。 2．掺有单一施主杂质的N 型半导体Si ，已知室温下其施主能级D E 与费米能级F E 之差为 1.5B k T ，而测出该样品的电子浓度为 2.0×1016cm -3，由此计算： （a ）该样品的离化杂质浓度是多少？ （b ）该样品的少子浓度是多少？ （c ）未离化杂质浓度是多少？ （d ）施主杂质浓度是多少？ 3．室温下的Si ，实验测得430 4.510 cm n -=?，153510 cm D N -=?， （a ）该半导体是N 型还是P 型的？ （b ）分别求出其多子浓度和少子浓度。 （c ）样品的电导率是多少？ （d ）计算该样品以本征费米能级i E 为参考的费米能级位置。 4．室温下硅的有效态密度1932.810 cm c N -=?，1931.110 cm v N -=?，0.026 eV B k T =，禁带 宽度 1.12 eV g E =，如果忽略禁带宽度随温度的变化

固体物理导论

1.举例磁性材料在日常生活中的应用（5种以上），并指出磁性应用在该器件 （或产品）的什么功能上。 答：1）录音磁带。录音磁带是由带基、粘合剂和磁粉层组成。磁粉是用剩磁强的r－Fe2O3或CrO2细粉。录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿过磁带并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上。放音时，将已录音的磁带以录音时同样的速度紧贴着放音磁头缝隙进。磁头铁芯是用高导磁率铁氧体软磁材料制成的，它对磁通阻力很小。因此，磁带上所录的音频剩磁通，容易通过磁头铁芯而形成回路。磁带上的剩磁通在放音磁头线圈上感应出一个与剩磁通变化规律相同的感应电动势。再经过放音放大器放大后，送去推动扬声器，磁带上所录下的音频信号便还原成原来的声音。 2）变压器。变压器中的铁芯既是变压器的主磁路，又是骨架。铁芯由三个铁芯柱、铁轭和夹紧部分组成。套装绕组的部分为铁芯柱；连接铁芯柱形成闭合磁路的部分为铁轭；夹紧部件把铁芯柱和铁轭紧固成坚实的整体。紧固部件通常为穿心螺栓，其在铁芯内与铁芯间是绝缘的。为了减少涡流与瓷滞损失，铁芯采用高导磁率的硅钢片叠制而成。 3）计算机硬盘。其中使用特殊的磁性材料，用来存储信息。 4）电冰箱。电冰箱门的四周有一种带磁性的塑料，它是由磁性材料粉末和塑料混合制成的，当做磁性门封条，可以将电冰箱和金属门框吸在一起，有利于封闭和保温。 5）商品防盗系统检测器。检测器中含有磁性材料，可以发出磁场，当未经过消磁处理的商品经过检测时，检测器周边磁场就会发生异常而产生报警信号。 6）发电机。外力使转子转动，从而使相对运动的线圈中产生电流。 2.物质磁性的根本来源是什么？ 答：物质的磁性来源于原子的磁性,原子具有磁矩.由于原子的结构不同所以各种原子的磁矩不同,有的可能为零. 原子的磁矩主要来源于电子(原子核的磁矩很少可以忽略)，电子的磁矩又分为轨道磁矩和自旋磁矩两部分。 3. 你怎样理解“楞次定律（Lenz‘s law）”？ 答：1．内容：感应电流的磁场，总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 2．四步理解楞次定律： a．阻碍方向──感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量的变化。 b．阻碍什么──阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。 c．如何阻碍──原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”。 d．阻碍结果──阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。 3．理解楞次定律的另一种表述： （1）表述内容：感应电流总是反抗产生它的那个原因。 （2）表现形式有四种： a．阻碍原磁通量的变化；增反减同。 b．阻碍物体间的相对运动，有的人把它称为“来拒去留”。 c．增缩减扩，磁通量增大，面积有收缩的趋势，磁通量减小，面积有扩大的趋势。 d．阻碍原电流的变化（自感）。

微电子器件__刘刚前三章课后答案(DOC)

课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学 中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率ω和波矢k 建立联系的，即 k n c h p h E ====υ ω υ 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率ω和波矢k 。 1.2 量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数ψ是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用()t r ,ψ表示粒子的德布洛意波的振幅，以 ()()()t r t r t r ,,,2 ψψψ*=表示波的强度，那么，t 时刻在r 附近的小体 积元z y x ???中检测到粒子的概率正比于()z y x t r ???2,ψ。

1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图1.3所示，从能带的观点来看，半导体和绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大(6~7eV)，室温下本征激发的载流子近乎为零，所以绝缘体室温下不 能导电。半导体禁带宽度较小，只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，i n p n ==00。对于某一确定的半导体材料，其本征载流子浓度为kT E V C i g e N N p n n ==002 式中，N C ，N V 以及Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。 1.5 什么是施主杂质能级？什么是受主杂质能级？它们有何异同？

你该知道的微电子技术知识

你该知道的微电子技术知识 二大爷公司笨笨收集 微电子技术是十九世纪末,二十世纪初开始发展起来的以半导体集成电路为核心的高新电子技术,它在二十世纪迅速发展,成为近代科技的一门重要学科。微电子技术作为电子信息产业的基础和心脏,对航天航空技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术及家用电器产业的发展产生直接而深远的影响。尤其是微电子技术是军用高技术的核心和基础。军用高技术的迅猛发展，武器装备的巨大变革，在某种意义来说就是微电子技术迅猛发展和广泛应用的结果。微电子技术的渗透性最强，对国民经济和现代科学技术发展起着巨大的推动作用，其发展水平和发展规模已成为衡量一个国家军事、经济实力和技术进步的重要标志。正因为如此、世界各国都把微电子技术作为最要害的技术列在高技术的首位，使其成为争夺技术优势的最重要的领域。 一、基本概念 简介：微电子技术是随着集成电路,尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。它包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,是微电子学中的各项工艺技术的总和。微电子技术是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的,其核心是集成电路,即通过一定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互联,采用微细加工工艺,集成在一块半导体单晶片(如硅和砷化镓)上,并封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能。与传统电子技术相比,其主要特征是器件和电路的微小型化。它把电路系统设计和制造工艺精密结合起来,适合进行大规模的批量生产,因而成本低,可靠性高。

图1 微电子技术中元器件发展演变 特点：微电子技术当前发展的一个鲜明特点就是：系统级芯片（System On Chip，简称SOC）概念的出现。在集成电路（IC）发展初期，电路都从器件的物理版图设计入手，后来出现了IC单元库，使用IC设计从器件级进入到逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与IC设计，极大的推动了IC产业的发展。由于IC设计与工艺技术水平不断提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个IC芯片上的系统级芯片的概念。其进一步发展，可以将各种物理的、化学的和生物的敏感器（执行信息获取功能）和执行器与信息处理系统集成在一起，从而完成从信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能，这是一个更广义上的系统集成芯片。很多研究表明，与由IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。微电子技术从IC 向SOC转变不仅是一种概念上的突破，同时也是信息技术发展的必然结果。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。 微电子技术的另一个显着特点就是其强大的生命力，它源于可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其他学科相结合，便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点。作为与微电子技术成功结合的典型例子便是MEMS（微电子机械系统或称微机电系统）技术和生物芯片等。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。 应用领域：

北京邮电大学 微电子学基础 半导体物理期末总复习

微电子基础----总复习 2012-12 说明：重点总结的请以复习课上为准。另有答疑时间安排。以下内容为部分重要的概念供参考。 第1章. 半导体的晶体结构 和缺陷 概念： 晶体和非晶体 金刚石结构和闪锌矿结构 能带 有效质量 空穴 本征点缺陷 代位式杂质 间隙式杂质

第2章. 半导体中的电子状 态 2.1.半导体中的电子状态和能带 2.1.1.电子的共有化运动 2.1.2.允带与禁带 2.2.外力作用下的电子运动—---有效质量 2.3.导体，半导体，绝缘体 2.4.空穴 2.5.杂质和缺陷能级 2.5.1.施主能级和受主能级 2.5.2.浅能级杂质 2.5. 3.深能级杂质 ?能带图 ?施主,N型半导体 ?受主P型半导体 ?杂质能级,浅能级深能级 ?杂质补偿 ?复合中心

第3章. 平衡载流子浓度3.1.态密度 3.2.费米分布和玻尔兹曼分布 3.3.非简并半导体的载流子浓度 ◆费米分布函数和波尔兹曼函数公式: ◆简并半导体和非简并半导体 ◆费米能级 ◆热平衡下,非简并半导体载流子浓度公式: ◆热平衡下,本征半导体载流子浓度公式 ◆热平衡下,非简并半导体载流子浓度积: ◆半导体的整体电中性方程 ◆载流子浓度随温度的变化分析

第4章. 弱场下的载流子输 运 4.1.载流子的散射和迁移率 4.2.散射几率和迁移率 4.3.半导体中的主要散射机构 4.4.迁移率随杂质浓度和温度的变化图 4.5.电导和电导率 4.6.半导体的散射现象 ?电离杂质散射和晶格散射 ?迁移率 ?电导率(电阻率)公式及各情况: ?本征: ?N型: ?P型 ?补偿: ?电阻率随温度的变化图

固体物理导论部分考前复习试题

第一章 1?以堆积模型计算由同种原子构成的同体积的体心和面心立方晶体中原子数之比 解：设原子的半径为R,体心立方（bcc）晶胞的体对角线为4R晶胞的边长为 *晶胞的体积为■■- 7' ■'', 一个晶胞包含两个原子，一个原子占的体积为m ''-,单位体积晶体中的原子数为；面心立方（fcc）晶胞的边长为 「晶胞的体积为；r,' ' 1, 一个晶胞包含四个原子，一个原子占的体积为卜刃町?：单位体积晶体中的原子数为7-' 1 .因此,同体积的体心和面心立方晶体中的原子数之比为I、丿=0.918. 2. 解理面是指低指数的晶面还是高指数的晶面？为什么？ 解：晶体容易沿解理面劈裂，说明平行于解理面的原子层之间的结合力弱，即平行解理面的原子层的间距大.因为面间距大的晶面族的指数低，所以解理面是面指数低的晶面. 3. 基矢为a仁ai a2=aj a3=a（i+j+k）/2的晶体为何种结构？ 解：有已知条件，可计算出晶体的原胞的体积 由原胞的体积推断，晶体结构为体心立方.按照本章习题14,我们可以构造新的 矢量肚二対一昭二2（-/ + /+可， r = - fl-2= 2 (J - J + A J 乩叱⑷对应体心立方结构.根据14题可以验证，乩胃显满足选作基矢的充分条件可见基矢为浜二说「厂區，3二；f ■的晶体为体心立方结构

卫二吃厂比X他丨二—— 则晶体的原胞的体积’- -,该晶体仍为体心立方结构? 4. 面心立方元素晶体中最小晶列周期多大？该晶列在哪些晶面内？ 解：周期最小的晶列一定在原子面密度最大的晶面内.若以密堆积模型，则原子面 密度最大的晶面就是密排面.[I 1,1 2,| 3]晶列上格点周期为 I R I = I I i a+l 2a+l 3a I 密勒指数（111）是一个密排面晶面族,最小的晶列周期为I R I =「『.根据同族晶面族的性质，周期最小的晶列处于｛111｝面内. 5. 在晶体衍射中，为什么不能用可见光？ 解：晶体中原子间距的数量级为-U 米，要使原子晶格成为光波的衍射光栅，光波的波长应小于1一丄米.但可见光的波长为7.6 4.0 」’’米，是晶体中原子间距的1000倍.因此，在晶体衍射中，不能用可见光. 6. 高指数的晶面族与低指数的晶面族相比，对于同级衍射，哪一晶面族衍射光弱？为什么？ 解：对于同级衍射，高指数的晶面族衍射光弱，低指数的晶面族衍射光强.低指数的晶面族面间距大，晶面上的原子密度大，这样的晶面对射线的反射（衍射）作用强. 相反，高指数的晶面族面间距小，晶面上的原子密度小，这样的晶面对射线的反射（衍射）作用弱.另外，由布拉格反射公式人：2…1J- 可知，面间距=大的晶面，对应一个小的光的掠射角G.面间距九小的晶面， 对应一个大的光的掠射角耳.貯越大，光的透射能力就越强，反射能力就越弱. 7. 确定fee结构中粒子密度最大的晶面. 解： 8. 温度升高时，衍射角如何变化？X光波长变化是，衍射角如何变化？ 解：温度升高时，由于热膨胀，面间距逐渐变大.由布拉格反射公式 20恵肚几 可知，对应同一级衍射,当X光波长不变时，面间距=4逐渐变大，衍射角逐渐变小.所以温度升高，衍射角变小.

影视鉴赏(尔雅通识课)第一二章

1、1 影视鉴赏引言（一）
1
下面哪一部是折射隐喻现实的电影：（）
? ? ? ?
A、《神话》 B、《阿甘正传》 C、《后窗》 D、《淘金记》 正确答案： C
2
陈旭光提出电影鉴赏的最高境界是艺术修养等思维能力的养成。 正确答案：√
3
素质教育通选课主要是传授某种知识，并不在于思想的传播。 正确答案：×
4
陈旭光提出的电影鉴赏的层次、境界有几个：（）
? ? ? ?
A、6 个 B、5 个 C、4 个 D、3 个 正确答案： D
5
通选课的教学宗旨，不是重在启发思想，培养自主学习和创新的能力和素质，而是重在传授 某种专门的知识。 正确答案：×
1、2 影视鉴赏引言（二）
1

《虚拟偶像》是下面哪一部电影的另外一个名字：（）
? ? ? ?
A、《阿凡达》 B、《西蒙尼》 C、《黑客帝国》 D、《摇尾狗》 正确答案： B
2
美国电影《摇尾狗》是以海湾战争为背景题材的。 正确答案：×
3
“不是艺术摹仿生活，而是生活摹仿艺术”源自于：（）
? ? ? ?
A、莎士比亚 B、王尔德 C、培根 D、海明威 正确答案： B
4
陈旭光提出的电影鉴赏的关键词不包括下列哪个词：（）
? ? ? ?
A、窗户 B、镜子 C、房子 D、梦 正确答案： C
5
电影是梦或神话，比如《淘金记》《甲方乙方》《小五》等作品均体现了这点。 正确答案：×
1、3 影视鉴赏引言（三）
1

微电子技术物理基础的问题解答

（1）为什么元素周期表上的第13号元素Al是金属、而第14号元素Si却是半导体？ 答：虽然它们的原子序数只差一个，但是性质却截然不同，这主要是由于其原子负电性不同，导致晶体能带结构不同的缘故。因为Al的负电性较小，价电子容易失去，则在形成晶体时倾向于采用金属键，故价电子所形成的能带没有禁带——属于金属。而Si的负电性较大，价电子不容易失去，则倾向于形成共价键，成为共价晶体，从而价电子能带存在禁带，并且禁带宽度正好不大（～1.12eV），所以属于半导体。 （2）为什么半导体中载流子的平均自由程往往要比晶体的晶格常数大得多？ 答：晶格常数是结晶学原胞的边长,一般比原子间距要大一些.平均自由程是指载流子在运动过程中相继两次遭受散射(或碰撞)之间的距离.因为按照能带理论,排列规则、且不动的原子构成的晶格周期性势场,决定了电子的能量状态,即决定了能带结构;但是这种严格周期性的势场并不引起电子状态的改变,即不散射电子.这就意味着,排列规则、且不动的原子本身也并不散射电子.所以载流子的平均自由程往往要比晶体的晶格常数大数十到数百倍.(注意:排列不规则或者运动的原子,即不具有周期性的晶格势场,或者说杂质和缺陷所产生的势场,将要散射电子.) （3）为什么Si、Ge等半导体的禁带宽度（Eg）将随着温度（T）的升高而下降？ 答：因为Si、Ge等半导体的价带、导带和禁带都是由原子外层的s态和p态价电子通过杂化而形成的;当许多原子靠近而构成晶体、原子外层的价电子——公有化电子形成能带时,并不是导带对应于原子的s 态电子、价带对应于原子的p态电子,所以禁带宽度也就不是随着原子间距的减小而变窄.因此,当温度升高时,原子间距增大,禁带宽度也就不是随之变宽,相反却是变窄.实际上,只有少数几种半导体的价带和导带是分别对应于原子的单一电子状态,这种半导体的禁带宽度确实是随着温度的升高而增大的. （4）为什么在半导体的禁带中可以存在有杂质、缺陷等的能级？ 答: 半导体禁带这个能量范围,是晶体中的价电子所不能具有的能量;而价电子是属于整个晶体所有的,即是所谓公有化电子.这就意味着,禁带中不能存在公有化电子状态,但是这并不排斥在禁带中可以出现非公有化电子状态——杂质和缺陷等所谓局域性的电子状态.因此,在禁带中可以有杂质、缺陷等的能级. （5）为什么Si可以吸收光、并产生电子-空穴对？但是为什么Si中电子-空穴对的复合却一般不能够发出光来？ 答: 因为Si的能带是间接跃迁的结构,即价带顶与导带底不在Brillouin区的同一点处.这也就是说,价带顶处的电子(或空穴),与导带底处的电子具有不同的动量(或不同的波矢).电子在价带与导带之间跃迁时需要满足能量守恒和动量守恒.当价带顶处的电子吸收了能量足够高的光子后,即可跃迁到导带去,至于跃迁前后动量的差别可以在电子进入导带以后再通过弛豫过程来调整解决,所以这种吸收光的过程是可以发生的.但是,如果导带底电子下落到价带时,除了放出能量以外,还要同时放出动量,这时若把能量以光子的形式发射出来,但是还必须要有第三者来接受所放出的动量(因为光子的动量=0),而这个第三者主要就是晶体中的声子(晶格振动的能量量子);因此,当电子-空穴对复合时,由于声子在接受动量的同时,也可以接受能量,即复合所释放出的动量和能量都将可能交给声子,从而一般也就不再发出光子了. （6）为什么价带中的许多价电子不能导电？ 答: 因为填满价带的电子都是被原子束缚的电子——价电子，在电场作用下不能改变其能量状态，故不能导电。只有当它们摆脱价键的束缚（即本征激发）而成为导带电子以后才能够导电，与此同时在价带中留下价键空位。导带中的电子和价带中的空位——空穴就是载流子。 （7）为什么半导体中载流子浓度不大时，可以近似认为它们是服从Boltzmann统计的（即为非简并半导体）？

微电子学概论复习题及答案(详细版)

第一章 绪论 1．画出集成电路设计与制造的主要流程框架。 2．集成电路分类情况如何？ ?????????????????? ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????按应用领域分类数字模拟混合电路非线性电路线性电路模拟电路时序逻辑电路组合逻辑电路数字电路按功能分类GSI ULSI VLSI LSI MSI SSI 按规模分类薄膜混合集成电路厚膜混合集成电路混合集成电路B iCMOS B iMOS 型B iMOS CMOS NMOS PMOS 型MOS 双极型单片集成电路按结构分类集成电路 3．微电子学的特点是什么？ 微电子学：电子学的一门分支学科 微电子学以实现电路和系统的集成为目的，故实用性极强。 微电子学中的空间尺度通常是以微米(m, 1m ＝10－6m)和纳米(nm, 1nm = 10-9m)为单位的。 微电子学是信息领域的重要基础学科 微电子学是一门综合性很强的边缘学科 涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科 微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微

电子学发展的方向 微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等 4．列举出你见到的、想到的不同类型的集成电路及其主要作用。 集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。 5．用你自己的话解释微电子学、集成电路的概念。 集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。 6．简单叙述微电子学对人类社会的作用。 可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。随着微电子的发展，器件的特征尺寸越来越小第二章半导体物理和器件物理基础 1．什么是半导体？特点、常用半导体材料 什么是半导体？ 金属：电导率106～104(W?cm-1)，不含禁带； 半导体：电导率104~10-10(W?cm-1)，含禁带； 绝缘体：电导率<10-10(W?cm-1)，禁带较宽； 半导体的特点： （1）电导率随温度上升而指数上升； （2）杂质的种类和数量决定其电导率； （3）可以实现非均匀掺杂； （4）光辐照、高能电子注入、电场和磁场等影响其电导率； 硅：地球上含量最丰富的元素之一，微电子产业用量最大、也是最重要的半导体材料。 硅(原子序数14)的物理化学性质主要由最外层四个电子（称为价电子）决定。每个硅原子近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它们与两个原子核都有吸引作用，称为共价键。 化合物半导体：III族元素和V族构成的III-V族化合物，如，GaAs(砷化镓)，InSb(锑化铟)，GaP(磷化镓)，InP(磷化铟)等，广泛用于光电器件、半导体激光器和微波器件。2.掺杂、施主/受主、P型/N型半导体（课件） 掺杂：电子摆脱共价键所需的能量，在一般情况下，是靠晶体内部原子本身的热运动提供的。常温下，硅里面由于热运动激发价健上电子而产生的电子和空穴很少，它们对硅的导电性的影响是十分微小的。室温下半导体的导电性主要由掺入半导体中的微量的杂质（简称掺杂）来决定，这是半导体能够制造各种器件的重要原因。 施主：Donor，掺入半导体的杂质原子向半导体中 提供导电的电子，并成为带正电的离子。如 Si中掺的P 和As（最外层有5个价电子） 受主：Acceptor，掺入半导体的杂质原子向半导体中 提供导电的空穴，并成为带负电的离子。如 Si中掺的B(硼）（最外层只有3个价电子）

(完整word版)微电子器件与IC设计基础_第2版,刘刚,陈涛,课后答案.doc

课后习题答案 1.1 为什么经典物理无法准确描述电子的状态？在量子力学中又是用什么方法来描述的？ 解：在经典物理中，粒子和波是被区分的。然而，电子和光子是微观粒子，具有波粒二象性。因此，经典物理无法准确描述电子的状态。 在量子力学中，粒子具有波粒二象性，其能量和动量是通过这样一个常数来与物质波的频率和波矢 k 建立联系的，即 E h h p n k c 上述等式的左边描述的是粒子的能量和动量，右边描述的则是粒子波动性的频率和波矢k。 1.2量子力学中用什么来描述波函数的时空变化规律？ 解：波函数是空间和时间的复函数。与经典物理不同的是，它描述的不是实在的物理量 的波动，而是粒子在空间的概率分布，是一种几率波。如果用r , t 表示粒子的德布洛意 r ,t 2 r , t 表示波的强度，那么，t 时刻在 r 附近的小体积元 波的振幅，以r ,t x y z 中检测到粒子的概率正比于 2 r ,t x y z 。 1.3 试从能带的角度说明导体、半导体和绝缘体在导电性能上的差异。 解：如图 1.3 所示，从能带的观点来看，半导体和 绝缘体都存在着禁带，绝缘体因其禁带宽度较大 (6~7eV) ，室温下本征激发的载流子近乎为零，所 以绝缘体室温下不能导电。半导体禁带宽度较小， 只有1~2eV ，室温下已经有一定数量的电子从价 带激发到导带。所以半导体在室温下就有一定的 导电能力。而导体没有禁带，导带与价带重迭在 一起，或者存在半满带，因此室温下导体就具有 良好的导电能力。 1.4 为什么说本征载流子浓度与温度有关？ 解：本征半导体中所有载流子都来源于价带电子的本征激发。由此产生的载流子称为本征载流子。本征激发过程中电子和空穴是同时出现的，数量相等，n0 p0 n i。对于某一确定 的半导体材料，其本征载流子浓度为 2 n0 p0 N C N V e E g kT n i 式中， N C，N V以及 Eg 都是随着温度变化的，所以，本征载流子浓度也是随着温度变化的。

微电子技术的发展

微 电子技术的发展 摘要：微电子技术是科技发展到一定阶段的时代产物，是对当今社会经济最具影响力的高新技术之一。本文主要对微电子技术的概念、发展及其在社会各大产业中的应用进行了浅析的探讨。 【关键词】微电子技术发展应用 微电子技术的核心技术是半导体集成电路，微电子技术的发展及应用影响我们生产生活的方方面面。对促使经济发展，人类的进步有着巨大的影响力。随着社会经济的发展，为了达到社会经济的发展对微电子技术的需求，实现社会经济在技术支持下快捷稳定发展，我们必须要不断地对微电子技术进行优化和改进，积极地探索更深层次的微电子技术知识，使微电子技术更好地服务于社会经济发展。相信微电子技术不仅是在当今，乃至未来社会发展中微电子技术必将是促使社会发展进步的主导产业。 1微电子技术的概念 微电子技术是信息化时代最具代表性的高新技术之一，它的核心技术半导体集成电路技，术由电路设计、工艺技术、检测技术、材料配置以及物理组装等购置技术体系。微电子技术基于自身集成化程度高，反应敏捷、占用空间较小等优势特点目前在有关涉及电子产业中得以广泛的应用。 2 微电子技术的发展现状 国外微电子的发展 自1965年发明第一块集成电路以来，特别是过去的十年中，全球微电子产业一直处于高速发展的时期，推动着信息产业的高速发展。集成电路产业及其产品是带动整个经济增长的重要因素。集成电路已发展到超大规模和甚大规模、深亚微米μ

m)精度和可集成数百万晶体管的水平，现在已把整个电子系统集成在一个芯片上。人们认为：微电子技术的发展和应用使全球发生了第三次工业革命。1965年，Intel 公司创始人之一的董事长Gorden Moore在研究存贮器芯片上晶体管增长数的时间关系时发现，每过18～24个月，芯片集成度提高一倍。这一关系被称为穆尔定律(Moores Law)，一直沿用至今。自从20 世纪50 年代后期集成电路问世以来, 就一直追求在芯片上有更多的晶体管, 能够完成更多的功能, 从一代到下一代芯片的基本价格变化却很小, 这是由于较高的集成度导致完成每项功能的价格降低。这是驱动芯片发展的最基本动力。现在还在向更小的工艺发展。技术飞速的进步, 促使人们不断探究现代半导体器件最终的物理极限。 国内微电子发展 早在1965年，我国的集成电路就开始起步，而此时世界上最著名的芯片制造商英特尔还没有成立。由于体制等众多的原因，我国在这一领域与国外差距越来越大。目前，我国集成电路产业已具备了一定的发展规模，形成了从电路设计、芯片制造和电路封装三业并举，与集成电路有关的主要材料、测试设备、仪器等支持业也相继配套发展，在地域上呈现相对集中的格局，京津、苏浙沪、粤闽地区成为集成电路产业较为发达的区域。。我国集成电路设计业在过去的几年中有了长足的进步，高等院校、科研院所、企业从事集成电路设计的单位越来越多。然而国内集成电路设计企业规模，设计人员的平均数量还未达到国际同类公司的水平。随着信息时代的到来，微电子技术得以快速发展，在信息时代中扮演中重要角色，是影响时代发展的关键技术之一。从微电子技术的发展历程来看，上世纪五十年代贝尔实验室发明了晶体管，晶体管的面世标志着微电子技术的诞生。在随后的几年内经过科学家的不断努力，又发明了集成电路。集成电路的发明为后来的微型计算机的发明奠定了坚实的技术基础。直至上世纪七十年代，集成电路在微型计算机中的成功应用，标志着微电子技术的发展达到了空前的高度。随着微电子技术的进一步发展，以集成电路为核心的微电子技术经过科学家的优化和改进，较上世界刚诞生的微电子技术集成化程度足足提高了近500 万倍，另外在微电子技术产品体积方面也大大地缩小。一个微小的单独的集成片就能集成几千万个集体管。自改革开发以来，国家对微电