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Halbleiterphysik


Physik | Halbleiterphysik | Druckansicht31.03.2001
Art der Hochschule: Universität
Prüfungsort: Ulm
Studienfach: Physik
Art der Prüfung: Diplom
Prüfer: Prof. Sauer
Prüfungsfach: Halbleiterphysik
Dauer der Prüfung: länger als eine Stunde
Note: 1;
Konntest du mit einem selbst gewählten Thema beginnen? Ja.
Versucht der Prüfer bei Schwierigkeiten zu helfen? Ja.

  • Prüfungsablauf
  • Tipps
Prüfungsfragen
GaAs
Üblicher Einstieg mit Bandstruktur (LB, VB: hh, lh, so) von GaAs mit wichtigsten Daten (Eg, D0, Nebenminimum, effektive Massen)
Was sind effektive Massen?
Wieso ist so-Band abgespalten? Spin-Bahnwechselwirkung mit Operator
Größenordnung für D0 bei C (Diamant), Si, Ge. Warum wird D0 größer? (Wegen ÑV im Operator)
Bloch-Welle
Quantenzahlen für die einzelnen Bänder (LB: l=0 à j=½, m=±½; VB: l=1à j=3/2, ½)
Warum so großer Unterschied zwischen m0? Wechselwirkung der einzelnen Bänder (Stichwort kp-Theorie)

Wie kann man die einzelnen Parameter messen? Absorptionsmessungen u. Zyklotronresonanz
Zyklotronresonanz
Klassische Erklärung
Quantenmechanisch mit Landau-Niveaus und freie Dispersion in z-Richtung
Messkurve für GaAs mit nur drei Maxima (je eins für lh, hh und e-)
Wieso kommen mehrere Maxima für Elektronen bei z.B. Si vor?
Auswahlregel? (Dn=±1) Wie macht sich das bei Absorptionsmessung bemerkbar? (nur jeweils ein Maximum)
Wie kann man sich die Übergänge anschaulich vorstellen? (Mehr Energie à größere Geschwindigkeit, ...)
Charakteristische Zeiten
Dielektr. Relaxationszeit, Minoritätenlebensdauer, Intraband Relaxationszeit
Jeweils Größenordnungen
Was ist Intraband Relaxationszeit? Kann man sie direkt messen?
Was passiert anschaulich im E(k)-Diagramm mit elektr. Feld? Elektronen werden von k=0 wegbewegt und bekommen dadurch k¹0. Durch Stöße gelangen sie wieder zu k=0.
Was passiert für t®¥? Andauernde Beschleunigung (à nicht möglich)

Was beeinflusst Minoritätenlebensdauer? (Rek. über Störstellen, Band-Band und Auger)
Wie bekommt man diese Zeit möglichst klein? (direkter Halbleiter; Mid-gap-Traps)
Wie bekommt man diese Zeit möglichst groß? (indirekter Halbleiter; Tiefe Temperatur bei Auger führen zu mehr Elektronen bei k=0. Dadurch weniger Möglichkeiten für Auger)

Bauelemente
Ich entscheide mich für pn-Übergang
Üblichen Diagramme für Ladungsverteilung, Feldstärke, Potential, Bandverbiegung.
Was ist abrupter Übergang. Ist dieser Übergang realistisch. Wie sieht linearer Übergang aus
Wie wird Übergang berechnet (Poissongleichung). Charakteristische Länge? (Debye Länge mit Formel)
Verschiedenen Dotiermöglichkeiten? Diffussion, Legieren, Epitaxie. Wie sehen die Übergänge jeweils aus?
Kennlinie? Wie wird diese idealer (Sperrstromdichte kleiner machen oder Temperatur kleiner, damit Kurve steiler wird.
Herleitung der Kennlinie
Wie kann man Schaltzeit verbessern (Störstellen. Dadurch aber auch Rekombination möglich in RLZ also auch Kennlinie nicht mehr ideal)
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