界面缺陷态密度与衬底电阻率取值 对硅异质结光伏电池性能的影响? 周骏1,2, 邸明东2, 孙铁囤3，孙永堂2，汪昊2 （1. 宁波大学理学院光学与光电子技术研究所, 浙江 宁波315211) （2. 江苏大学机械工程学院光信息科学与技术系, 江苏 镇江 212013） （3. 常州亿晶光电科技有限公司, 江苏 常州 213223） 在不同的异质结前界面缺陷态密度(D it1)和异质结背界面缺陷态密度(D it2)条件下，对P 型单 晶硅(c-Si(p))为衬底的硅异质结太阳能电池（TCO / a–Si: H (n +) / c–Si (p) / a–Si: H (p +) / TCO ） 的衬底电阻率R 与电池性能的关系进行数值研究。结果表明：衬底电阻率R 的取值不仅决定于异 质结前界面缺陷态，也与异质结背界面缺陷态有关，即前界面缺陷态密度D it1决定衬底电阻率的 最优值R op ，且R op 随着D it1的增大而增大; R>R op 时, 背界面缺陷态密度D it2对衬底电阻率的可取值 范围具有较大影响，D it2越大可取衬底电阻率的范围越小。 关键词：SHJ 太阳能电池；c–Si (p)衬底电阻率；c–Si (p)/(a–Si: H )界面缺陷；AFORS_HET PACC: 7340L, 8630J, 6185 1 引 言 对于以c-Si(p)为衬底的硅异质结（SHJ）太阳能电池，异质结界面特性对电 池的性能有显著影响[1-2]，如衬底电阻率与异质结界面c–Si 耗尽区厚度的关系， 以及由此引起的硅异质结太阳能电池性能的变化[3]等。然而，对于c-Si(p)衬底 电阻率与硅异质结太阳能电池性能的关系，目前研究的还不够深入，长期以来都 是将R =1.0Ω为衬底的最佳电阻率，而将R =1.0~25.0cm 作Ωcm 视为可用的衬底 电阻率[4-5]。最近，文献[6]研究不同前异质结界面缺陷态密度情况下衬底电阻率 与电池性能的关系，指出衬底电阻率最优值R op 的取值将随着前界面缺陷态密度 D it1的降低而减少，突破了人们一直以来认为R =1.0Ωcm 底的最佳电阻率的 观点。但是，文献[6]设计的电池结构有一些缺点，如采用的铝背面场要在高于 800c 的温度下制备，对SHJ 太阳能电池的能量转换效率的提高产生一定限制。此 外，文献[6]对衬底电阻率与背异质结界面缺陷态密度的关系和对电池性能的影 响没有研究。实际上，氢化非晶硅（a–Si:H ）和氢化微晶硅（μc-Si:H ）因其低温 为衬0 ?国家自然科学基金(批准号：60977048)资助课题,浙江省“钱江人才”项目(2007R10015)、宁波市重点实验 室基金项目(2007A22006)，江苏大学与常州亿晶光电科技有限公司联合研发项目和宁波大学王宽成幸福基 金资助课题。 通讯作者：周骏（1958-），男，教授，安徽马鞍山人，主要从事光电子功能材料与器件制备研究。 E-mail ：ejzhou@https://www.doczj.com/doc/963589660.html,
2-1．P N + 结空间电荷区边界分别为p x -和n x ，利用2T V V i np n e =导出)(n n x p 表达式。给 出N 区空穴为小注入和大注入两种情况下的)(n n x p 表达式。 解：在n x x =处 ()()??? ??????? ??-=?? ? ??-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn i n n FP i i n n exp exp ()()VT V i Fp Fn i n n n n e n KT E E n x n x p 22exp =??? ? ??-= 而 ()()() 000n n n n n n n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+?≈?=+?=+ （n n n p ?=?） ()()T T V V i n n n V V i n n n e n p n p e n n n p 2020=?+?=?+ 2001T V V n i n n n p n p e n n ???+= ?? ? T V V 2 2n n0n i p +n p -n e =0 n p = (此为一般结果) 小注入：（0n n n p <>? 且 n n p p ?= 所以 T V V i n e n p 22=或 T V V i n e n p 2= 2-2．热平衡时净电子电流或净空穴电流为零，用此方法推导方程 2 0ln i a d T p n n N N V =-=ψψψ。 解：净电子电流为 ()n n n n I qA D n x με?=+? 处于热平衡时，I n ＝0 ，又因为 d dx ψ ε=-
第一章 PN结 1.1 PN结是怎么形成的？ 耗尽区：正因为空间电荷区内不存在任何可动的电荷，所以该区也称为耗尽区。 空间电荷边缘存在多子浓度梯度，多数载流子便受到了一个扩散力。在热平衡状态下，电场力与扩散力相互平衡。 p型半导体和n型半导体接触面形成pn结，p区中有大量空穴流向n区并留下负离子，n区中有大量电子流向p区并留下正离子（这部分叫做载流子的扩散），正负离子形成的电场叫做空间电荷区，正离子阻碍电子流走，负离子阻碍空穴流走（这部分叫做载流子的漂移），载流子的扩散与漂移达到动态平衡，所以pn 结不加电压下呈电中性。 1.2 PN结的能带图（平衡和偏压） 无外加偏压，处于热平衡状态下，费米能级处处相等且恒定不变。 1.3 内建电势差计算 N区导带电子试图进入p区导带时遇到了一个势垒，这个势垒称为内建电势差。
1.4 空间电荷区的宽度计算 n d p a x N x N = 1.5 PN 结电容的计算 第二章 PN 结二极管 2.1理想PN 结电流模型是什么？ 势垒维持了热平衡。 反偏：n 区相对于p 区电势为正，所以n 区内的费米能级低于p 区内的费米能级，势垒变得更高，阻止了电子与空穴的流动，因此pn 结上基本没有电流流动。 正偏：p 区相对于n 区电势为正，所以p 区内的费米能级低于n 区内的费米能级，势垒变得更低，电场变低了，所以电子与空穴不能分别滞留在n 区与p 区，所以pn 结内就形成了一股由n 区到p 区的电子和p
区到n 区的空穴。电荷的流动在pn 结内形成了一股电流。 过剩少子电子：正偏电压降低了势垒，这样就使得n 区内的多子可以穿过耗尽区而注入到p 区内，注入的电子增加了p 区少子电子的浓度。 2.2 少数载流子分布（边界条件和近似分布） 2.3 理想PN 结电流 ?? ????-??? ??=1exp kT eV J J a s ?? ? ? ? ?+=+= 0020 11p p d n n a i n p n p n p s D N D N en L n eD L p eD J ττ 2.4 PN 结二极管的等效电路（扩散电阻和扩散电容的概念）？ 扩散电阻：在二极管外加直流正偏电压，再在直流上加一个小的低频正弦电压，则直流之上就产生了个叠加小信号正弦电流，正弦电压与正弦电流就产生了个增量电阻，即扩散电阻。 扩散电容：在直流电压上加一个很小的交流电压，随着外加正偏电压的改变，穿过空间电荷区注入到n 区内的空穴数量也发生了变化。P 区内的少子电子浓度也经历了同样的过程，n 区内的空穴与p 区内的电子充放电过程产生了电容，即扩散电容。
1.原子间的键合方式及性能特点 原子间的键合方式包括化学键和物理键,其中化学键又分为离子键,共价键和金属键,物理键又包括分子键和氢键. 2.原子的外层电子结构，晶体的能带结构。 3.晶体（单晶、多晶）的基本概念，晶体与非晶体的区别。 单晶:质点按同一取向排列,由一个核心(晶核)生长而成的晶体;多晶:由许多不同位向的小晶体(晶粒)所组成的晶体.
4.空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。 空间点阵:呈周期性的规律排列的阵点所形成的具有等同的周围环境的三维阵列; 晶胞:在空间点阵中,能代表空间点阵结构特点的最小平行六面体,反应晶格特性的最小几何单元; 晶面指数: 在晶格中，通过任意三个不在同一直线上的格点作一平面，称为晶面，描写晶面方位的一组数称为晶面指数.一般选取晶面在三个坐标轴上的截距,取倒数作为晶面指数; 晶面间距:两近邻晶面间的垂直距离; 原子的堆积方式:六角堆积和立方堆积; 典型的晶体结构:面心立方结构,体心立方结构,密排六方结构. 5.表面信息获取的主要方式及基本原理 可以通过光子,电子,离子,声,热,电场和磁场等与材料表面作用,来获取表面的各种信息,或者利用原子线度的极细探针与被测材料的表面近距离接近,探测探针与材料之间的信号,来获取表面信息. 电子束技术原理: 离子束技术原理:离子比光子电子都重,它轰击表面时产生的效应非常明显.离子不但具有电荷还有电子结构和原子结构,当离子与表面接近时,除具有静电场和接触电势差作用外,它本身还可以处于不同的激发电离态,离子还可以与表面产生各种化学反应,总之,离子与表面作用后,提供的信息非常丰富. 光电子能谱原理: 扫描探针显微镜技术原理: 6.为什么XPS可获得表面信息，而X射线衍射只能获得体信息？ [略] X射线衍射(XRD)是利用晶体形成X射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法.将具有一定波长的X射线照射到晶体上时,X射线因在晶体内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,
2-1.P N + 结空间电荷区边界分别为p x -与n x ,利用2T V V i np n e =导出)(n n x p 表达式。给出N 区空穴为小注入与大注入两种情况下的)(n n x p 表达式。 解:在n x x =处 ()()??? ??????? ??-=?? ? ??-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn i n n FP i i n n exp exp ()()VT V i Fp Fn i n n n n e n KT E E n x n x p 22exp =? ?? ? ??-= 而 ()()() 000n n n n n n n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+?≈?=+?=+ (n n n p ?=?) ()()T T V V i n n n V V i n n n e n p n p e n n n p 2020=?+?=?+ 2001T V V n i n n n p n p e n n ???+= ?? ? T V V 2 2n n0n i p +n p -n e =0 n p = (此为一般结果) 小注入:(0n n n p <>? 且 n n p p ?= 所以 T V V i n e n p 22=或 T V V i n e n p 2= 2-2.热平衡时净电子电流或净空穴电流为零,用此方法推导方程 2 0ln i a d T p n n N N V =-=ψψψ。 解:净电子电流为 ()n n n n I qA D n x με?=+? 处于热平衡时,I n ＝0 ,又因为 d dx ψ ε=- 所以n n d n n D dx x ψμ?=?,又因为n T n D V μ=(爱因斯坦关系)
2-1．P N +结空间电荷区边界分别为p x -和n x ，利用2T V V i np n e =导出)(n n x p 表达式。给 出N 区空穴为小注入和大注入两种情况下的)(n n x p 表达式。 解：在n x x =处 ()()??? ??????? ??-=??? ??-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn i n n FP i i n n exp exp 而 ()()()000n n n n n n n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+?≈?=+?=+ （n n n p ?=?） n p =(此为一般结果) 小注入：（0n n n p <>? 且 n n p p ?= 所以 T V V i n e n p 22 =或 T V V i n e n p 2= 2-2．热平衡时净电子电流或净空穴电流为零，用此方法推导方程 20ln i a d T p n n N N V =-=ψψψ。 解：净电子电流为 ()n n n n I qA D n x με?=+? 处于热平衡时，I n ＝0 ，又因为 d dx ψε=- 所以n n d n n D dx x ψμ?=?，又因为n T n D V μ=（爱因斯坦关系） 所以dn n V d T =ψ， 从作积分，则 2-3．根据修正欧姆定律和空穴扩散电流公式证明，在外加正向偏压V 作用下，PN 结N 侧 空穴扩散区准费米能级的改变量为qV E FP =?。 证明： 从12x x →积分：
将T n 2n0V /V 1n0P (x )P Pn(x )P e =???=??代入 得FP E qV ?= 2-4． 硅突变结二极管的掺杂浓度为：31510-=cm N d ，320104-?=cm N a ，在室温下计算： （a ）自建电势（b ）耗尽层宽度 （c ）零偏压下的最大内建电场。 解：（a ）自建电势为 （b ）耗尽层宽度为 (с) 零偏压下最大内建电场为 2–5．若突变结两边的掺杂浓度为同一数量级，则自建电势和耗尽层宽度可用下式表示 试推导这些表示式。 解：由泊松方程得： 积分一次得 由边界条件 所以 再积分一次得 令 ()()0 0p p n n x x ψψψ?-=??=?? 得： 10D = ， 20D ψ= 于是()()()()2020022a p p d n n qN x x x k qN x x x k ψεψψε?=+????=--+?? ()()n p x x o x x ≤≤≤≤-0 再由电势的连续性，当x ＝0时 ， ()()00p n ψψ=： 所以 ()2200 2a p d n q N x N x k ψε=+ 再由 ?????=+=n d p a n p x N x N x x W 得 故 ()()()2 2222020022a d n p a d d a a d a d qN N x x N N W N N W q k k N N N N ψεε??++==??++???? 将 p a n d x N x N =代入上式，得 2–6．推导出线性缓变PN 结的下列表示式：（a ）电场（b ）电势分布（c ）耗尽层宽度（d ）
第二单元习题解答 1.SiO 2膜网络结构特点是什么？氧和杂质在SiO 2 网络结构中的作用和用途是什 么？对SiO 2 膜性能有哪些影响？ 二氧化硅的基本结构单元为Si-O四面体网络状结构，四面体中心为硅原子，四个顶角上为氧原子。对SiO2网络在结构上具备“长程无序、短程有序”的一类固态无定形体或玻璃体。半导体工艺中形成和利用的都是这种无定形的玻璃态SiO2。 氧在SiO2网络中起桥联氧原子或非桥联氧原子作用，桥联氧原子的数目越多，网络结合越紧密，反之则越疏松。在连接两个Si-O四面体之间的氧原子 掺入SiO2中的杂质，按它们在SiO2网络中所处的位置来说，基本上可以有两类：替代（位）式杂质或间隙式杂质。取代Si-O四面体中Si原子位置的杂质为替代（位）式杂质。这类杂质主要是ⅢA，ⅤA元素，如B、P等，这类杂质的特点是离子半径与Si原子的半径相接近或更小，在网络结构中能替代或占据Si原子位置，亦称为网络形成杂质。 由于它们的价电子数往往和硅不同，所以当其取代硅原子位置后，会使网络的结构和性质发生变化。如杂质磷进入二氧化硅构成的薄膜称为磷硅玻璃，记为PSG；杂质硼进入二氧化硅构成的薄膜称为硼硅玻璃，记为BSG。当它们替代硅原子的位置后，其配位数将发生改变。 具有较大离子半径的杂质进入SiO2网络只能占据网络中间隙孔（洞）位置，成为网络变形（改变）杂质，如Na、K、Ca、Ba、Pb等碱金属、碱土金属原子多是这类杂质。当网络改变杂质的氧化物进入SiO2后，将被电离并把氧离子交给网络，使网络产生更多的非桥联氧离子来代替原来的桥联氧离子，引起非桥联氧离子浓度增大而形成更多的孔洞，降低网络结构强度，降低熔点，以及引起其它性能变化。 2.在SiO 2 系统中存在哪几种电荷？他们对器件性能有些什么影响？工艺上如何降低他们的密度？ 在二氧化硅层中存在着与制备工艺有关的正电荷。在SiO2内和SiO2-Si界面上有四种类型的电荷：可动离子电荷：Q m；氧化层固定电荷：Q f；界面陷阱电荷：Q it；氧化层陷阱电荷：Q Ot。这些正电荷将引起硅/二氧化硅界面p-硅的反型层，以及MOS器件阈值电压不稳定等现象，应尽量避免。 （1）可动离子电荷（Mobile ionic charge）Q m主要是Na+、K+、H+等荷正电的碱金属离子，这些离子在二氧化硅中都是网络修正杂质，为快扩散杂质，电荷密度在1010~1012/cm2。其中主要是Na+，因为在人体与环境中大量存在Na+，热氧化时容易发生Na+沾污。 Na+离子沾污往往是在SiO2层中造成正电荷的一个主要来源。这种正电荷将影响到SiO2层下的硅的表面势，从而，SiO2层中Na+的运动及其数量的变化都将影响到器件的性能。进入氧化层中的Na+数量依赖于氧化过程中的清洁度。现在工艺水平已经能较好地控制Na+的沾污，保障MOS晶体管阈值电压V T的稳定。 存在于SiO2中的Na+，即使在低于200℃的温度下在氧化层中也具有很高的扩散系数。
表面界面物理复习思考题 原子间的键合方式及性能特点。 原子的外层电子结构，晶体的能带结构。 描述原子中一个电子的空间位置和能量： 1）主量子数n；轨道角量子数l；磁量子数m；自旋量子数s； 2）核外电子的排布规律三原则：能量最低原理；Pauli不相容原理；Hund 规则。 说明： 1）晶体中，当N个原子聚在一起成晶体时，每个原子能级上将有2N个相同能量状态的电子（共有化电子），这是泡利不相容原理所不允许的，实际上，由于原子的相互作用，每个原子能级将分裂为一个有N个支能级的能带。2）能带表示电子允许占有的状态，能带间隙有禁带，其宽度通常用Eg表示。每一根能带中可以容纳的电子是有限制的（最多为组成晶体原子数的2倍）。3）能带全部装满电子为满带，没有电子为空带，两者都不对导电作贡献；能带没有填满为未满带，其中电子在外电场作用下能改变状态，对导电作贡献。 晶体（单晶体、多晶体）的基本概念，晶体与非晶体的区别。 晶体：内部质点（原子、离子或分子）在三维空间呈周期重复排列的固体。单晶体：质点按同一取向排列。由一个核心（称为晶核）生长而成的晶体。 多晶体：由许多不同位向的小晶体（晶粒）所组成的晶体。多晶体一般显示出各向同性——假等向性。 固态物质按其原子（或分子）的聚集状态而分为两大类：晶体与非晶体
空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。 空间点阵：呈周期性的规则排列的阵点所形成的具有等同的周围环境的三维阵列。 晶胞：在空间点阵中，能代表空间点阵结构特点的结构单元，反映晶格特征的最小几何单元。 晶面指数：代表一组平行的晶面。为了便于研究和表述不同晶面原子排列的情况及其在空间的位向，需要确定一种统一的表示方法来表示晶面，称为晶面指数。 晶面间距：两近邻平行晶面间的垂直距离。 晶体中原子堆积方式： 1）面心立方结构是以其最密排面｛111｝每三层就重复堆积，按ABCABC 的次序堆积起来的。 2）密排六方结构也是一种密堆积，它的（001）面和面心立方｛111｝面具有相同的最紧密排列方式，（001）面每两层就重复堆垛，即（001）面按（ABABAB……）的顺序堆垛， 3）体心立方结构是以其最密排面｛111｝每三层就重复堆积，按ABCABC 的次序堆积起来的。 4）简单立方结构是以其最密排面｛111｝每三层就重复堆积，按ABCABC 的次序堆积起来的。 典型的晶体结构：面心立方结构；体心立方结构；密排六方结构；简单立方。表面信息获取的主要方式及基本原理。 表面信息的获取：用荷能的电子、离子、光子作“探针”，根椐入射粒子和出射粒子之间的类型转换、能量变化、粒子的分布等关系，可以获取表面的信息。 基本原理：以荷能电子作探针，当电子与表面作用后，能从表面激发出电子、离子和光子。采用相应的仪器可测量这些激发粒子的能量分布和角度分布，然后推算出表面原子排列、成分、缺陷、原子价态等信息，这就是目前各类表面分析的基本原理。
半导体器件物理施敏课后答案 【篇一：半导体物理物理教案(03级)】 >学院、部：材料和能源学院 系、所；微电子工程系 授课教师：魏爱香，张海燕 课程名称；半导体物理 课程学时：64 实验学时：8 教材名称：半导体物理学 2005年9-12 月 授课类型：理论课授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第一章半导体的电子状态 1.1半导体中的晶格结构和结合性质 1.2半导体中的电子状态和能带 本授课单元教学目标或要求： 了解半导体材料的三种典型的晶格结构和结合性质；理解半导体中的电子态, 定性分析说明能带形成的物理原因，掌握导体、半导体、绝缘体的能带结构的特点 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．半导体的晶格结构：金刚石型结构；闪锌矿型结构；纤锌矿型 结构 2．原子的能级和晶体的能带 3．半导体中电子的状态和能带（重点，难点） 4．导体、半导体和绝缘体的能带（重点） 研究晶体中电子状态的理论称为能带论，在前一学期的《固体物理》课程中已经比较完整地介绍了，本节把重要的内容和思想做简要的 回顾。 本授课单元教学手段和方法： 采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：44页1题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005? 2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导和典型题解》?电子工 业 出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理和工艺》，苏州大学出 版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社 5．曾谨言，《量子力学》科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. “重点”、“难点”、“教学手段和方法”部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
半导体器件 物理进展 第二章(1) 半导体的导电理论Theory of Electrical Conduction in Semiconductor
本章主要介绍描述半导体中带电粒子（即载流子）运动规律的几个方程，包括载流子的电荷与外加电场、电势分布之间的相互关系。电子和空穴也不再作为单个粒子来处理，而是以晶体中宏观的载流子分布或者载流子浓度来处理。从分析方法上来看，也不再使用量子力学的处理方法，而是采用求解麦克斯韦方程组以及应用电荷守恒原理、浓度梯度导致的扩散过程等方法来进行分析。
本章主要内容： 电子在电场作用下的漂移 载流子的迁移率 漂移电流 扩散电流 漂移－扩散方程 电流输运方程 准费米能级
§1 电子在电场作用下的漂移 1. 晶格热振动与声子的概念 至此，我们讨论半导体材料中的载流子（包括导带电子和价带空穴）都是处于理想的晶体材料中（即具有完美的周期性势场），而在实际的晶体材料中，往往含有间隙原子、空位和一些特定的杂质，同时晶格原子往往还存在热振动（只要不是处在绝对零度条件下），这种晶格原子热振动的幅度主要与晶体材料所处的温度相关。利用量子力学和统计力学的方法对晶格原子热振动（特别是对其热振动的能量）所做的详细研究使得我们可以引入声子的概念来处理其与晶体中载流子之间的相互作用。
声子的概念： 所谓声子实际上是我们人为假想的一种准粒子，它反映了晶格原子热振动能量在晶体材料中与载流子之间相互传递、交换的过程。 对于各种实际的非完美晶体材料，其中存在着多种非理想因素：既包括上面介绍的间隙原子、空位或杂质原子，也包括晶格原子偏离平衡位置的热振动，它们都会对完美晶格的周期性势场产生一定的畸变，从而对其中载流子（包括导带中的电子和价带中的空穴）的运动产生一定的相互作用。
个人整理,仅供参考,对考试结果不负任何责任! 表面界面物理复习题 1.原子间的键合方式及性能特点 原子间的键合方式包括化学键和物理键,其中化学键又分为离子键,共价键和金属键,物理键又包括分子键和氢键. 2.原子的外层电子结构，晶体的能带结构。 3.晶体（单晶、多晶）的基本概念，晶体与非晶体的区别。 单晶:质点按同一取向排列,由一个核心(晶核)生长而成的晶体;多晶:由许多不同位向的小晶体(晶粒)所组成的晶体.
4.空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。 空间点阵:呈周期性的规律排列的阵点所形成的具有等同的周围环境的三维阵列; 晶胞:在空间点阵中,能代表空间点阵结构特点的最小平行六面体,反应晶格特性的最小几何单元; 晶面指数: 在晶格中，通过任意三个不在同一直线上的格点作一平面，称为晶面，描写晶面方位的一组数称为晶面指数.一般选取晶面在三个坐标轴上的截距,取倒数作为晶面指数; 晶面间距:两近邻晶面间的垂直距离; 原子的堆积方式:六角堆积和立方堆积; 典型的晶体结构:面心立方结构,体心立方结构,密排六方结构. 5.表面信息获取的主要方式及基本原理 可以通过光子,电子,离子,声,热,电场和磁场等与材料表面作用,来获取表面的各种信息,或者利用原子线度的极细探针与被测材料的表面近距离接近,探测探针与材料之间的信号,来获取表面信息. 电子束技术原理: 离子束技术原理:离子比光子电子都重,它轰击表面时产生的效应非常明显.离子不但具有电荷还有电子结构和原子结构,当离子与表面接近时,除具有静电场和接触电势差作用外,它本身还可以处于不同的激发电离态,离子还可以与表面产生各种化学反应,总之,离子与表面作用后,提供的信息非常丰富. 光电子能谱原理: 扫描探针显微镜技术原理: 6.为什么XPS可获得表面信息，而X射线衍射只能获得体信息？
半导体器件物理(第二版)第二章答案
2-1．P N + 结空间电荷区边界分别为p x -和n x ，利用 2T V V i np n e =导出)(n n x p 表达式。给出N 区空穴为 小注入和大注入两种情况下的)(n n x p 表达式。 解：在 n x x =处 ()()??? ??? ???? ??-=?? ? ??-=KT E E n x n KT E E n x p i Fn i n n FP i i n n exp exp ()()VT V i Fp Fn i n n n n e n KT E E n x n x p 22exp =? ?? ? ??-= 而 ()()()000n n n n n n n n n n n n p x p p p n x n n n p x =+?≈?=+?=+ （n n n p ?=?） ()()T T V V i n n n V V i n n n e n p n p e n n n p 202 0=?+?=?+ 200 1T V V n i n n n p n p e n n ???+= ??? T V V 22n n0n i p +n p -n e =0 T V V 2 2n0n0i n -n +n +4n e p = (此为一般结果) 小注入：（0 n n n p <>? 且 n n p p ?= 所以 T V V i n e n p 22=或 T V V i n e n p 2= 2-2．热平衡时净电子电流或净空穴电流为零， 用此方法推导方程
邓老师部分 (2) 1，原子间的键合方式及性能特点。 (2) 2，原子的外层电子结构，晶体的能带结构。 (2) 3，晶体（单晶体，多晶体）的基本概念，晶体与非晶体的区别。 (2) 4，空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。 (2) 5，表面信息获取的主要方式及基本原理。 (3) 6，为什么XPS可获得表面信息，而X射线衍射只能获得体信息？ (3) 7，利用光电子能谱（XPS）和俄歇（A UGER）电子能谱（AES）进行表面分析的基本原理和应用范围。 (4) 8，透射电子显微镜有哪几种工作模式，它们可获得材料的什么信息？ (4) 9，扫描电子显微镜的二次电子像和背反射电子像的成像原理。 (4) 10，说明电子束的基本特征，举出几种利用电子束的波动性和粒子性的分析技术。 (5) 11，什么是电子结合能的位移？价带能态密度可采用什么方法测试，简述其原理。 (5) 12，表面的定义，什么是清洁表面和实际表面？ (5) 13，什么是表面的TLK模型？表面缺陷产生的原因是什么？ (5) 14，什么是表面弛豫和表面重构？画出表面弛豫和表面重构的原子排列图。 (5) 15，为什么表面原子排列与体内不同，请比较重构与弛豫的异同，并解释S I（111）2×1重构的成因。 (6) 16，纳米材料有哪些效应？ (6) 17，说明表面张力和表面自由能分别用于什么情况。解释表面吸附对表面自由能的影响。如何测试材料的表面自由能，简述其基本原理。 (6) 18，什么是晶体材料的易生长晶面，它与什么因素有关？N A C L为简单立方晶体，它的易生长晶面是什么？ (7) 陶老师部分 (8) 1，表面态的产生原因和种类，它对材料性能有何影响？ (8) 2，形成空间电荷区的原因和表面空间电荷区的类型。 (8) 3，什么是准费米能级？ (8) 4，有一半导体材料，其体费米能级在导带下1/3E G处，表面费米能级距导带2/3E G处，E G 为禁带宽度。问： (9) 5，N型半导体的不同表面势下的表面空间电荷区情况，请结合能带图说明。 (9) 6，请分析非平衡载流子的符合过程。 (10) 7，请分析实际金半接触中势垒高度与理论上的S CHOTTKY势垒、B ARDEEN表面钉扎势垒偏离的原因。 (10) 8，试分析多晶Z N O材料中具有双向整流效应的I-V特性曲线与界面电子结构的关系。 (10) 9，什么是表面吸附与偏析？ (11) 10，比较化学吸附与物理吸附，并画出它们的吸附能曲线；什么是快化学吸附和慢化学吸附？ (11) 11，请解释第IV型吸附等温线。 (12) 12，N型半导体表面吸附氧后它的表面电导和表面能带如何变化？ (12) 13，水在N型半导体表面吸附后对电导和能带会发生哪些影响？ (12) 14，扩散有哪些微观机制？其激活能与扩散速度有何不同？ (12) 15，试比较原子在表面、晶界、相界、晶内扩散的方式、速度的异同？ (12) 16，什么是K IRDENDALL扩散，其发生会导致何种后果？ (13) 17，固相反应的发生是如何进行的？反应速度的快慢影响因素有哪些？ (13)
半导体器件物理施敏课后答案
半导体器件物理施敏课后答案 【篇一：半导体物理物理教案(03级)】 >学院、部：材料与能源学院 系、所；微电子工程系 授课教师：魏爱香，张海燕 课程名称；半导体物理 课程学时：64 实验学时：8 教材名称：半导体物理学 2005年9-12 月 授课类型：理论课授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第一章半导体的电子状态 1.1半导体中的晶格结构和结合性质 1.2半导体中的电子状态和能带 本授课单元教学目标或要求： 了解半导体材料的三种典型的晶格结构和结合性质；理解半导体中的电子态, 定性分析说明能带形成的物理原因，掌握导体、半导体、绝缘体的能带结构的特点 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）：
1．半导体的晶格结构：金刚石型结构；闪锌矿型结构；纤锌矿型结构 2．原子的能级和晶体的能带 3．半导体中电子的状态和能带（重点，难点） 4．导体、半导体和绝缘体的能带（重点） 研究晶体中电子状态的理论称为能带论，在前一学期的《固体物理》课程中已经比较完整地介绍了，本节把重要的内容和思想做简要的回顾。 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：44页1题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等《半导体物理学》，电子工业出版社2005? 2.田敬民，张声良《半导体物理学学习辅导与典型题解》?电子工业 出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，《固体物理学》上海科学技术出版社 5．曾谨言，《量子力学》科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案； 3. “重点”、“难点”、“教学手段与方法”部分要尽量具体； 4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。
2-1 ． P N 结空间电荷区边界分别为 x p 和 x n ，利用 np n i 2e V V T 导出 p n ( x n ) 表达式。给 出 N 区空穴为小注入和大注入两种情况下的 p n ( x n ) 表达式。 p n x n E i E FP n i exp 解：在 x x n 处 KT E Fn E i n n x n n i exp KT p n x n n n x n n i 2 exp E Fn E Fp V KT n i 2 e VT 而 p n x n p n0 p n p n （ p n n n ） n n x n n n 0 n n n n 0 p n x n V V p n n n0 n n n i 2 e V T p n n n0 p n n i 2 e V T 2 V p 1 p n n i e V T n n n0 n n0 p n 2 + n n0 p n - n i 2 e V V T = 0 -n n0 + 2 2 V V n n0 +4n i e T p n = 2 ( 此为一般结果 ) 小注入：（ p n n n 0 ） 2 V V p n n i e V T p n 0 e V T n i 2 n n0 p n0 n n 0 大注入： p n n n0 且 p n p n V V 所以 p n 2 n i 2 e V T 或 p n n i e 2V T 2-2 ．热平衡时净电子电流或净空穴电流为零，用此方法推导方程 0np V T ln N d N a 。 n i 2 I n qA( D n n ) 解：净电子电流为 n n x d 处于热平衡时， I n ＝ 0 ，又因为 dx