Spisok_voprosov_k_testam

86. Почему адатом на террасе и адатом на выступе имеют разную энергию дефектообразования?

87. Почему адатом на террасе и адатом на выступе имеют разную энергию дефектообразования?

11

88. Запишите соотношение для оценки изменения свободной энергии Гиббса при переходе атома с террасы в другую позицию кристаллической решетки. Дайте пояснения с помощью приведенной диаграммы.

89. Оцените энергию образования дефекта, схема которого показана на рисунке. Дайте пояснения.

12

Динамика решетки поверхности (Тест 4)

90.Какие четыре вида поверхностных волн плотности принято выделять.

91.Что такое волны Рэлея? Причины их существования.

92.Запишите уравнения волны смещений атомов из положения равновесия (упругой волны плотности) и ее решение для поверхностной области кристаллов. Объясните физический смысл входящих в них величин.

93.Дать описание длинноволновых упругих поверхностных волн в металле в рамках классической теории упругости.

94.Что такое ангармонизм колебаний атомов кристаллической решетки. На что он влияет.

95.Запишите общее соотношение для расчета среднеквадратичных смещений атомов <х2> при их тепловых колебаниях. Расшифруйте физический смысл входящих в него величин.

96.Запишите соотношение для расчета температурной зависимости среднеквадратичных смещений атомов <х2> при высоких температурах в гармоническом приближении. При каких температурах оно справедливо? Расшифруйте физический смысл входящих в него величин.

97.Опишите физический смысл и область применимости соотношения

98.Запишите соотношения для расчета среднеквадратичных смещений атомов <х2>, коэффициент теплового расширения и коэффициент теплопроводности при учете ангармонизма тепловых колебаний атомов. Расшифруйте физический смысл входящих в них величин.

99.Как и почему изменяются коэффициенты теплового расширения и теплопроводности поверхностного слоя атомов по сравнению с объемом кристаллов.

100.К каким последствиям приводит изменение коэффициента теплопроводности поверхностного слоя атомов по сравнению с объемом кристаллов.

101.Опишите физический смысл фактора Дебая-Уоллера. Запишите его, объясните физический смысл входящих в него величин.

102.Запишите соотношение для расчета температурной зависимости среднего смещения атомов <х> при высоких температурах в ангармоническом приближении. При каких температурах оно справедливо? Расшифруйте физический смысл входящих в него величин.

103.Что такое гипотеза Линдемана? Дайте ее математическое выражение. К каким последствиям она приводит?

104.Запишите соотношение для температуры плавления Тm поверхности с учетом гипотезы Линдемана. Почему Тm падает у поверхности кристаллов.

105.Объяснить причины (механизм) снижения температуры плавления на поверхности по сравнению с таковой в объеме.

106.Объяснить причины роста среднеквадратичных динамических смещений атомов из положения равновесия на поверхности по сравнению с таковыми в объеме.

13

Основы физики полупроводников (Контрольная 2)

107.Как называются квазичастицы с полуцелым спином? Почему они так называются? Какие типы таких квазичастиц используются при описании кристаллов?

108.Как называются квазичастицы с целым спином? Почему они так называются? Какие типы таких квазичастиц используются при описании кристаллов?

109.Какие два основных упрощения делаются при описании зонного энергетического спектра электронов в кристаллах?

110.Какие внутренние поля действуют на электрон в кристалле? Как они учитываются при движении электрона в кристалле?

111.Что такое одноэлектронное адиабатическое приближение в задаче нахождения энергетического спектра электронов в кристаллах?

112.Что обуславливает трансформацию энергетического спектра электронов изолированных атомов при их сближении в процессе образования кристалла?

113.Что происходит с энергией электронов при постепенном переходе от далеко расположенных N атомов к близко расположенным – то есть при образовании кристалла?

114.Как называется самая высшая полностью заполненная зона в энергетическом спектре? Как называется следующая за валентной зоной пустая или частично заполненная энергетическая зона?

115.Почему спектр кинетических энергий электронов в кристалле называется зонным? Каков порядок величины интервала между уровнями в энергетической зоне?

116.Что такое запрещенная зона в энергетическом спектре кристалла? Чем она отличается в полупроводниках и диэлектриках?

117.Чем отличаются с точки зрения зонного энергетического спектра металлы и диэлектрики (полупроводники)?

118.Чем отличается заполнение зон энергетического спектра электронами в металлах и полупроводниках?

119.Что такое уровень Ферми? Где он расположен в металлах и в собственных полупроводниках?

120.Изобразите схему заполнения энергетических уровней валентной зоны электронами для металлического кристалла. Где расположен в металлах уровень Ферми при Т = 0К?

121.Изобразите схему заполнения энергетических уровней валентной зоны электронами для собственного (бездефектного) полупроводникового кристалла. Где у него расположен уровень Ферми при Т = 0К?

122.Что такое уровень Ферми? Какое место в зонном энергетическом спектре занимает уровень Ферми в собственном полупроводнике?

123.Чем отличаются собственный и примесный полупроводники?

124.Почему в кристалле с полностью заполненной валентной зоной при абсолютном нуле температуры ток не будет возникать при приложении слабого электрического поля? Как называются такие кристаллы?

125.Почему в кристалле с частично заполненной валентной зоной даже при абсолютном нуле температуры ток всегда будет возникать при приложении электрического поля? Как называются такие кристаллы?

126.При каких условиях в кристалле с полностью заполненной валентной зоной ток будет возникать при приложении электрического поля? Как называются такие кристаллы?

127.Покажите схематически, как выглядит картина генерации носителей заряда на зонной энергетической схеме собственного полупроводника. Какие типы носителей в нем образуются?

14

128.Как возникают и как называются носители заряда, определяющие электропроводность в собственных (бездефектных) полупроводниковых кристаллах. Изобразите схему генерации таких носителей.

129.Опишите схематически энергетический спектр носителей заряда в полупроводнике электронного типа. При каком типе примесей такой полупроводник формируется?

130.Опишите схематически энергетический спектр ностелей заряда в полупроводнике дырочного типа. При каком типе примесей такой полупроводник формируется?

131.Покажите графически и объясните вид функции распределения ФермиДирака при абсолютном нуле и при нагреве кристалла.

132.Как изменяется вид функции распределения Ферми-Дирака при нагреве кристалла от абсолютного нуля до некоторой температуры Т.

133.Выразите темературные зависимости концентрации электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне собственного полупроводника.

134.Выразите темературные зависимости концентрации электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне примесного полупроводника.

135.Опишите понятие законп действующих масс.

136.Опишите положение уровня Ферми в собственном полупроводнике.

137.Опишите положение уровня Ферми в примесном полупроводнике р-типа.

138.Опишите положение уровня Ферми в собственном полупроводнике n-типа.

139.Запишите и объясните соотношение для проводимости металлического

кристалла.

140.Чтот такое подвижность носителей заряда?

141.Опишите качественно поведение температурной зависимости удельного соспротивления металлов. Правило Матиссена.

142.Опишите удельная электропроводность собственного полупроводника.

143.Опишите температурную зависимость концентрации носителей заряда в собственном полупроводнике.

144.Как определить ширину запрещенной зоны собственного полупроводника?

145.Опишите температурную зависимость концентрации носителей заряда в примесном полупроводнике.

146.Как определить энергию ионизации примесей в примесном полупроводнике?

Электронная структура поверхности твердых тел (Тест 5)

147.Какова природа поверхностных электронных состояний (ПЭС)?

148.В какой области зонного энергетического спектра кристаллов появляются уровни поверхностных состояний. Объясните, почему?

149.В какой области зонного энергетического спектра кристаллов появляются уровни поверхностных состояний – в валентной зоне, в зоне проводимости или запрещенной зоне? Объясните, почему?

150.Могут ли ПЭС появляться в запрещенной зоне зонного спектра кристалла. Поясните ответ.

151.Могут ли ПЭС появляться в валентной зоне зонного спектра кристалла. Поясните

ответ.

152.Могут ли ПЭС появляться в зоне проводимости зонного спектра кристалла. Поясните ответ.

15

153.Изобразите, к каким изменениям в зонной структуре ограниченного кристалла приводит появление ПЭС?

154.Изобразите зонную схему энергетических состояний электронов в бесконечном кристалле и кристалле с поверхностью.

155.Изобразите зонную диаграмму металла и полупроводника вблизи их границы с вакуумом.

156.Какой из приведенных рисунков (левый или правый) описывает решеточный потенциал полубесконечного кристалла с поверхностью? Обоснуйте свой выбор.

157.Дать качественное описание одномерной модели электронной структуры кристалла с поверхностью.

158.Дать качественное пояснение изменений в зонной структуре кристалла, происходящих при возникновении поверхности, для случая одномерной модели электронной структуры.

159.К каким последствиям в энергетическом спектре объемного (бесконечного) кристалла приводит появление поверхности?

160.Чем отличаются поверхностные состояния Шокли и Тамма?

161.В каких кристаллах появляются поверхностные состояния Шокли? Почему?

162.В каких кристаллах появляются поверхностные состояния Тамма? Почему?.

163.Почему свободные электроны кристалла не «выливаются» за его пределы при образовании поверхности?

164.Причины возникновения двойного заряженного слоя при формировании поверхности.

165.Что такое модель «желе»? Для каких элементов она справедлива? Почему?

166.Почему модель «желе» справедлива только для легких элементов? Сделать пояснения.

167.Почему модель свободных электронов Зоммерфельда, в которой пренебрегают потенциальной энергией электронов, не применима для описания ограниченных кристаллов с поверхностью? Какое дополнение необходимо в этом случае вводить в

данную модель?

168.В модели "желе", в которой учитывается взаимодействие электронной и ионной подсистем, дискретные ионные остовы кристаллической решетки металла искусственно заменяются равномерно распределенным по объему положительным зарядом такой же величины. На чем основана возможность такого упрощения ?

169.Какое дополнение необходимо вводить в модель свободных электронов Зоммерфельда для бесконечного кристалла, чтобы описать поверхность. Объяснить ответ.

16

170.Почему модель «желе» несправедлива для тяжелых элементов? Сделать пояснения.

171.Почему модель "желе" несправедлива для тяжелых металлов с достаточно высокой электронной плотностью (n > 2,5 1022 см-3)? Сделать пояснения.

172.Будет ли модель "желе" справедлива для металлов, среднее расстояние между свободными электронами и ионами решетки у которых велико? Объяснить ответ.

173. Почему модель "желе" не справедлива для металлов с концентрацией электронов n > 2,5 1022 см-3, в которых среднее расстояние между свободными электронами и ионами решетки мало? Сделать пояснения.

174.Будет ли модель "желе" справедлива для металлов, среднее расстояние между свободными электронами и ионами решетки у которых мало? Объяснить ответ.

175.Почему модель "желе" справедлива только для щелочных металлов с достаточно низкой электронной плотностью (n < 2,5 1022 см-3)?

176.Что такое "фриделевские осцилляции"? Сделать пояснения.

177.Каковы причины появления "фриделевских осцилляций"? Сделать пояснения.

178.Дайте описание причин и характера изгиба энергетических зон полупроводникового кристалла вблизи поверхности.

179.Что такое область простанственного заряда вблизи поверхности полупроводника. Причины ее возникновения?

180.К каким последствиям приводит то, что в полупроводниках на ПЭС может быть локализован электрический заряд.

181.При наличии ПЭС в полупроводниках, ввиду электронейтральности кристалла в целом, в его подповерхностной области накапливается "компенсирующий" заряд противоположного знака. К каким последствиям это приводит?

182.Запишите выражение для безразмерного параметра , характеризующий степень несобственности полупроводникового материала. Чему равна эта величина для собственного полупроводника?

183.Запишите выражение для безразмерного параметра , характеризующий степень несобственности полупроводникового материала n-типа проводимости.

184.Запишите выражение для безразмерного параметра , характеризующий степень несобственности полупроводникового материала p-типа проводимости.

185.Нарисуйте схематически распределение электрического поля в области пространственного заряда у поверхности полупроводника при наличии поверхностных состояний.

186.Нарисуйте схематически распределение электростатического потенциала вблизи поверхности полупроводника при наличии поверхностных состояний.

187.Запишите соотношение для безразмерного и размерного объемного потенциала, характеризующего изгиб зон у поверхности полупроводника.

188.Что такое Дебаевская длина экранирования для полупроводника?

189.Какому типу полупроводника – собственного или несобственного - соответствует соотношение LD = ( okT/2q2n)1/2 для дебаевской длины экранирования?

17

190.Объясните, почему дебаевская длина экранирования LD для металла всегда будет существенно меньше, чем для полупроводника.

191.Рассчитайте величину дебаевской длины экранирования LD для несобственного кремния n-типа ( = 11,9; n = 5 1018 см-3) при комнатной температуре исходя из соотношения

LD = (okT/2q2n)1/2.

Объясните, почему LD для металла будет существенно меньше.

192. Рассчитайте величину LD для несобственного кремния n-типа ( = 11,9; n = 5 1017 см-3) при комнатной температуре исходя из соотношения

LD = (okT/2q2n)1/2.

Объясните, почему LD для диэлектрика будет существенно выше.

193. Рассчитайте величину LD для несобственного кремния n-типа ( = 11,9; n = 5 1016 см-3) при комнатной температуре исходя из соотношения

LD = (okT/2q2n)1/2.

194.Объясните, почему LD для металла будет существенно меньше, чем в полупроводнике.

195.Объясните, почему дебаевская длина экранирования LD для полупроводника всегда будет существенно меньше, чем для диэлектрика (при одних условиях измерения).

196.Сформулируйте физический смысл термина дебаевская длина экранирования LD. Расположите по порядку возрастания LD металл, диэлектрик и полупроводник.

197.Запишите соотношение для дебаевской длины экранирования для собственного полупроводника.

198.Имеются два полупроводника (например, кремний) – собственный и несобственный. В каком из полупроводников дебаевская длина экранирования будет больше и почему. Условия измерения одни и те же.

199.Запишите соотношения для электрического поля в ОПЗ и на поверхности полупроводника.

200.Нарисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике р-типа, на поверхности которого возникают положительно заряженные ПЭС. Обоснуйте рисунок и опишите характер изгиба зон (обеднение, обогащение или инверсия).

EC

+

+

+

F

+ EV

201.Нарисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике р-типа, на поверхности которого возникают отрицательно заряженные ПЭС. Обоснуйте рисунок и опишите характер изгиба зон (обеднение, обогащение или инверсия).

-		EC
-
-
-		F
-		EV

18

202. Нарисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике р-типа, на поверхности которого возникают отрицательно заряженные ПЭС.

-		EC
-
-
-		F
-		EV

203. Нарисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике n-типа, на поверхности которого возникают положительно заряженные ПЭС. Обоснуйте рисунок и опишите характер изгиба зон (обеднение, обогащение или инверсия).

		EC
	+	F
	+
	+
	+	EV
204.	Нарисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в

полупроводнике n-типа, на поверхности которого возникают отрицательно заряженные ПЭС. Обоснуйте рисунок и опишите характер изгиба зон (обеднение, обогащение или

инверсия).	-		EC
	-		F
	-
	-
	-		EV

Электрофизические размерные эффекты

Тест 6

205.Дайте определение понятия поверхностного избытка носителей заряда в полупроводнике. Объясните причины и последствия их возникновения.

206.Запишите выражения для поверхностных избытков носителей заряда в полупроводниках n- и р-типа.

207.Запишите соотношения для полного заряда ОПЗ в расчете на единицу поверхности через величины избытков свободных носителей заряда.

208.Определите понятие дифференциальной емкости ОПЗ и запишите соотношения для нее через плотность поверхностного заряда и др. величины.

209.Определите понятие квазиуровня Ферми.

210.Определите понятие уровней инжекции по основным и неосновным

носителям.

211.Укажите и опишите 3 основные причины появления поверхностной

фотоЭДС.

19

212.Объясните механизм возникновения барьерной фотоЭДС при освещении поверхности полупроводника.

213.Опишите механизм возникновения фотоЭДС Дембера при освещении

поверхности.

214.Объясните механизм возникновения фотоЭДС поверхностных электронных состояний при освещении поверхности.

Тест 7

215.Дайте определение размерного эффекта и их видов.

216.Чем отличаются классические и квантовые размерные эффекты.

217.Что такое размерные эффекты?

218.Опишите классический размерный эффект по Дебаевской длине экранирования.

219.Опишите физический смысл изображенной на рисунке схемы энергетических зон при формировании тонкой полупроводниковой пленки.

220.Какими параметрами описывается изгиб зон в тонкой полупроводниковой

пленке.

221.В чем выражается эффект «легирования» тонкой полупроводниковой пленки при высокой плотности ПЭС на поверхности.

222.Нарисуйте схемы изгиба энергетических зон при толщинах пленки меньше

ибольше дебаевской длины экранирования. Дайтк пояснения.

223.Чем отличаются ситуации, изображенные на схемах изгиба энергетических зон в полупроводниковой пленке.

20