2025年大学大一（材料科学基础）半导体材料制备试题及解析.doc

2025年大学大一（材料科学基础）半导体材料制备试题及解析

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下哪种方法不属于半导体材料常用的提纯方法？
A. 化学气相传输法
B. 区域熔炼法
C. 拉单晶法
D. 物理气相沉积法

2. 半导体材料中杂质原子的存在会对其性能产生重要影响，杂质原子主要通过哪种方式进入半导体晶格？
A. 与晶格原子发生化学反应
B. 扩散进入晶格间隙
C. 吸附在晶格表面
D. 以上都不对

3. 在半导体材料制备过程中，退火处理的主要目的是？
A. 消除晶格缺陷
B. 提高材料硬度
C. 改变材料化学成分
D. 降低材料成本

4. 对于半导体单晶生长，以下哪种方法可以获得高质量的单晶？
A. 水平布里奇曼法
B. 提拉法
C. 区熔法
D. 以上方法都可以

5. 半导体材料的纯度对于其电学性能至关重要，一般要求半导体材料的纯度达到？
A. 99%以上
B. 99.9%以上
C. 99.99%以上
D. 99.999%以上

6. 在半导体材料制备中，掺杂是改变其电学性能的重要手段，施主杂质会使半导体？
A. 带正电
B. 带负电
C. 成为n型半导体
D. 成为p型半导体

7. 以下哪种气体在半导体材料化学气相沉积过程中常用作载气？
A. 氧气
B. 氢气
C. 氮气
D. 二氧化碳

8. 半导体材料的热导率与以下哪个因素关系不大？
A. 材料的晶体结构
B. 杂质含量
C. 材料的颜色
D. 温度

9. 在半导体材料制备过程中，光刻技术主要用于？
A. 确定材料的化学成分
B. 控制材料的生长速率
C. 制造半导体器件的图形
D. 测量材料的电学性能

10. 对于半导体多晶材料，其晶粒大小对材料性能有一定影响，一般来说，晶粒越小？
A. 材料的导电性越好
B. 材料的硬度越低
C. 材料的韧性越好
D. 材料的电阻越大

第II卷（非选择题 共70分）

二、填空题（共20分）
答题要求：本大题共5小题，每空2分。请将答案填写在题中横线上。

1.半导体材料的能带结构分为______带、______带和禁带。

2. 半导体材料制备中常用的化学气相沉积方法有______、______等。

3. 杂质半导体分为______型半导体和______型半导体。

4. 在半导体单晶生长过程中，籽晶的作用是______。

5. 半导体材料的光学性质包括______、______等。

三、简答题（共20分）
答题要求：本大题共2小题，每题10分。请简要回答问题。

1. 简述半导体材料中杂质的分类及其对半导体性能的影响。

2. 说明半导体材料制备过程中退火处理的原理及作用。

四、材料分析题（共15分）
材料：在半导体材料制备过程中，研究人员发现采用某种新的掺杂工艺后，半导体材料的导电性能有了显著提高。经过分析，发现掺杂后的材料中杂质原子的分布更加均匀。
答题要求：请根据上述材料，分析这种新的掺杂工艺对半导体材料性能产生影响的原因。（150字左右）

五、综合论述题（共15分）
答题要求：本大题共1小题。请结合半导体材料制备的相关知识，论述如何制备高质量的半导体单晶材料。（150字左右）

答案：
一、选择题答案
1. D
2. B
3. A
4. B
5. D
6. C
7. C
8. C
9. C
10. D

二、填空题答案
1. 价、导
2. 低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积
3. n、p
4. 提供结晶核心，引导单晶生长方向
5. 吸收、发射

三、简答题答案
1. 杂质分为施主杂质和受主杂质。施主杂质提供电子，使半导体成为n型半导体，导电性能增强；受主杂质接受电子，使半导体成为p型半导体，导电性能也增强。杂质的存在还会影响半导体的其他性能，如载流子浓度、迁移率等。
2. 退火处理原理是通过在一定温度下加热半导体材料，使晶格原子获得足够能量，从而消除晶格缺陷或使杂质原子重新分布。作用是消除内应力、改善晶体完整性、提高材料电学性能均匀性等。

四、材料分析题答案：新的掺杂工艺使杂质原子分布更均匀，减少了杂质原子的局部聚集，降低了对载流子的散射，从而提高了载流子迁移率，进而显著提高了半导体材料的导电性能。

五、综合论述题答案：制备高质量半导体单晶材料，首先要保证原料高纯度，可采用区域熔炼等提纯方法。然后选择合适的单晶生长方法，如提拉法，精确控制生长温度、速度等参数。生长过程中要确保籽晶质量，避免引入杂质和缺陷。最后进行退火等后续处理，消除晶格缺陷，提高晶体质量。