2026中国科学院大学硕士研究生入学考试 《半导体物理》考试大纲

本《半导体物理》考试大纲适用于中国科学院大学微电子学与固体电子学专业的硕士 研究生入学考试。半导体物理学是现代微电子学与固体电子学的重要基础理论课程， 它的主 要内容包括半导体的晶格结构和电子状态；杂质和缺陷能级；载流子的统计分布；载流子的 散射及电导问题； 非平衡载流子的产生、复合及其运动规律； 半导体的表面和界面─包括 p-n 结、金属半导体接触、半导体表面及 MIS 结构、异质结；  半导体的光、热、磁、压阻等 物理现象和非晶半导体部分。要求考生对其基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握书中 基本定律的推导、证明和应用，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。

一、考试形式

（一）闭卷，笔试，考试时间 180 分钟，试卷总分 150 分

（二）试卷结构

第一部分：名词解释， 约 50 分 第二部分：简答题，约 20 分

第三部分：计算题、证明题，约 80 分

二、考试内容

（一）半导体的电子状态：

半导体的晶格结构和结合性质，半导体中的电子状态和能带，半导体中的电子运动和 有效质量，本征半导体的导电机构，空穴，回旋共振，硅和锗的能带结构，III－V 族 化合物半导体的能带结构，II－VI族化合物半导体的能带结构

（二）半导体中杂质和缺陷能级：

硅、锗晶体中的杂质能级，III－V 族化合物中杂质能级，缺陷、位错能级

（三）半导体中载流子的统计分布

状态密度，费米能级和载流子的统计分布，本征半导体的载流子浓度，杂质半导体的 载流子浓度，一般情况下的载流子统计分布，简并半导体

（四）半导体的导电性

载流子的漂移运动，迁移率，载流子的散射，迁移率与杂质浓度和温度的关系， 电阻 率及其与杂质浓度和温度的关系，玻尔兹曼方程， 电导率的统计理论，强电场下的效 应，热载流子，多能谷散射，耿氏效应

（五）非平衡载流子

非平衡载流子的注入与复合，非平衡载流子的寿命，准费米能级，复合理论，陷阱效 应，载流子的扩散运动，载流子的漂移运动，爱因斯坦关系式，连续性方程式

（六）p-n 结

p-n 结及其能带图，p-n 结电流电压特性，p-n 结电容，p-n 结击穿，p-n 结隧道效应

（七）金属和半导体的接触

金属半导体接触及其能级图，金属半导体接触整流理论，少数载流子的注入和欧姆接 触

（八）半导体表面与 MIS 结构

表面态，表面电场效应，MIS 结构的电容－电压特性，硅─二氧化硅系数的性质，表 面电导及迁移率，表面电场对 p－n 结特性的影响

（九）异质结

异质结及其能带图，异质结的电流输运机构，异质结在器件中的应用，半导体超晶格

（十）半导体的光、热、磁、压阻等物理现象

半导体的光学常数，半导体的光吸收，半导体的光电导，半导体的光生伏特 效应，半 导体发光，半导体激光，热电效应的一般描述，半导体的温差电动势率，半导体的玻 尔帖效应，半导体的汤姆孙效应，半导体的热导率，半导体热电效应的应用，霍耳效 应，磁阻效应，磁光效应，量子化霍耳效应，热磁效应，光磁电效应，压阻效应，声 波和载流子的相互作用

三、考试要求

（一）半导体的晶格结构和电子状态

1 ． 了解半导体的晶格结构和结合性质的基本概念。

2 ．理解半导体中的电子状态和能带的基本概念。

3 ．掌握半导体中的电子运动规律，理解有效质量的意义。

4 ．理解本征半导体的导电机构，理解空穴的概念。

5 ．熟练掌握空间等能面和回旋共振的相关公式推导、并能灵活运用。

6 ．理解硅和锗的能带结构，掌握有效质量的计算方法。

7 ． 了解 III－V 族化合物半导体的能带结构。

8 ． 了解 II－VI族化合物半导体的能带结构。

（二）半导体中杂质和缺陷能级

1 ．理解替位式杂质、间隙式杂质、施主杂质、施主能级、受主杂质、受主能级的概念。

2 ．简单计算浅能级杂质电离能。

3 ． 了解杂质的补偿作用、深能级杂质的概念。

4 ． 了解 III－V 族化合物中杂质能级的概念。

5 ．理解点缺陷、位错的概念。

（三）半导体中载流子的统计分布

1 ．深入理解并熟练掌握状态密度的概念和表示方法。

2 ．深入理解并熟练掌握费米能级和载流子的统计分布。

3 ．深入理解并熟练掌握本征半导体的载流子浓度的概念和表示方法。

4 ．深入理解并熟练掌握杂质半导体的载流子浓度的概念和表示方法。

5 ．理解并掌握一般情况下的载流子统计分布。

6 ．深入理解并熟练掌握简并半导体的概念，简并半导体的载流子浓度的表示方法，简 并化条件。了解低温载流子冻析效应、禁带变窄效应。

（四）半导体的导电性

1 ．深入理解迁移率的概念。并熟练掌握载流子的漂移运动，包括公式。

2 ．深入理解载流子的散射的概念。

3 ．深入理解并熟练掌握迁移率与杂质浓度和温度的关系，包括公式。

4 ．深入理解并熟练掌握电阻率及其与杂质浓度和温度的关系，包括公式。

5 ．深入理解电导率的统计理论。并熟练掌握玻尔兹曼方程。

6 ． 了解强电场下的效应和热载流子的概念。

7 ． 了解多能谷散射概念和耿氏效应。

（五）非平衡载流子

1 ．深入理解非平衡载流子的注入与复合的概念，包括表达式。

2 ．深入理解非平衡载流子的寿命的概念，包括表达式、能带示意图。

3 ．深入理解准费米能级的概念，包括表达式、能带示意图。

4 ． 了解复合理论，理解直接复合、间接复合、表面复合、俄歇复合的概念，包括表达 式、能带示意图。

5 ． 了解陷阱效应，包括表达式、能带示意图。

6 ．深入理解并熟练掌握载流子的扩散运动，包括公式。

7 ．深入理解并熟练掌握载流子的漂移运动，爱因斯坦关系式。并能灵活运用。

8 ．深入理解并熟练掌握连续性方程式。并能灵活运用。

（六）p-n 结

1 ．深入理解并熟练掌握 p-n 结及其能带图，包括公式、能带示意图。

2 ．深入理解并熟练掌握 p-n 结电流电压特性，包括公式、能带示意图。

3 ．深入理解 p-n 结电容的概念，熟练掌握 p-n 结电容表达式、能带示意图。

4 ．深入理解雪崩击穿、隧道击穿热击穿的概念。

5 ． 了解 p-n 结隧道效应。

（七）金属和半导体的接触

1 ． 了解金属半导体接触及其能带图。理解功函数、接触电势差的概念，包括公式、能 带示意图。了解表面态对接触势垒的影响。

2 ． 了解金属半导体接触整流理论。深入理解并熟练掌握扩散理论、热电子发射理论、 镜像力和隧道效应的影响、肖特基势垒二极管的概念。

3 ． 了解少数载流子的注入和欧姆接触的概念。

（八）半导体表面与 MIS 结构

1 ．深入理解表面态的概念。

2 ．深入理解表面电场效应，空间电荷层及表面势的概念，包括能带示意图。深入理解 并熟练掌握表面空间电荷层的电场、电势和电容的关系，  包括公式、示意图。并能灵活 运用。

3 ．深入理解并熟练掌握 MIS 结构的电容－电压特性，包括公式、示意图。并能灵活运 用。

4 ．深入理解并熟练掌握硅─二氧化硅系数的性质，包括公式、示意图。并能灵活运用。

5 ．理解表面电导及迁移率的概念。

6 ． 了解表面电场对 p－n 结特性的影响。

（九）异质结

1 ．理解异质结及其能带图，并能画出示意图。

2 ． 了解异质结的电流输运机构。

3 ． 了解异质结在器件中的应用。

4 ． 了解半导体超晶格的概念。

（十）半导体的光、热、磁、压阻等物理现象

1 ． 了解半导体的光学常数，理解折射率、吸收系数、反射系数、透射系数的概念。了 解半导体的光吸收现象，理解本征吸收、直接跃迁、间接跃迁的概念。了解半导体的光 电导的概念。理解并掌握半导体的光生伏特 效应，  光电池的电流电压特性的表达式。了 解半导体发光现象，理解辐射跃迁、发光效率、电致发光的概念。了解半导体激光的基 本原理和物理过程，理解自发辐射、受激辐射、分布反转的概念。

2 ．  了解热电效应的一般描述，半导体的温差电动势率，半导体的珀耳帖效应，半导体的汤姆孙效应，半导体的热导率，半导体热电效应的应用。

3 ． 理解并掌握霍耳效应的概念和表示方法。理解磁阻效应。了解磁光效应，量子化霍 耳效应，热磁效应，光磁电效应，压阻效应。了解声波和载流子的相互作用。

三、主要参考书目

刘恩科，朱秉升，罗晋生．《半导体物理学》，电子工业出版社， 2008。

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