РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ – НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР НАНОТЕХНОЛОГИЙ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

УТВЕРЖДАЮ:

_______________/ /

«__»__________20__г.

Проректор по учебной работе
СПБ АУ НОЦНТ РАН

Материалы тестовой системы для промежуточной аттестации

по учебной дисциплине

«Полупроводниковые светоизлучающие структуры»

© СПб АУ НОЦНТ РАН 2012

Санкт-Петербург

2012 г.

Контрольно-измерительные материалы для оценивания итоговых результатов по учебной дисциплине «Полупроводниковые светоизлучающие структуры»

Для контроля усвоения учебной дисциплины «Полупроводниковые светоизлучающие структуры» учебным планом предусмотрено проведения тестирования. Слушателю предлагается выбрать один из вариантов ответа, дать краткий или развернутый ответ на тестовые вопросы билета.

Подготовка к итоговому тесту требует повторения материала лекций и материалов, предлагаемых для изучения в учебных пособиях и дополнительной литературы.

Целью прохождения промежуточного и итогового контроля является проверка системных знаний о современных методах диагностики наногетероструктур.

1. Критерии оценивания

1.1. Итоговый контроль.

При оценивании знаний слушателей по итоговому (и промежуточному) тестированию:

оценка «отлично» выставляется, если в итоговом тестировании дано не менее 85% правильных ответов;

оценка «хорошо» выставляется, если при тестировании дано 70% - 84% правильных ответов;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

оценка «удовлетворительно» выставляется, если при тестировании дано 60% - 69% правильных ответов;

оценка «неудовлетворительно» выставляется, если при тестировании дано не более 59% правильных ответов.

2. Вопросы тестовой системы для аттестации слушателей по учебной дисциплине «Полупроводниковые светоизлучающие структуры»

Вопрос № 1

Вопрос: Если концентрации электронов и дырок равны, то уровень Ферми располагается:

А) в запрещенной зоне ближе к зоне проводимости

Б) в запрещенной зоне ближе к валентной зоне

Вопрос № 2

Вопрос: Для расчета эффективной плотности состояний в валентной зоне эффективные плотности состояний подзон тяжелых и легких дырок должны:

А) складываться

Б) вычитаться

Вопрос № 3

Вопрос: Если Оже-рекомбинация отсутствует, то эффективность излучательной рекомбинации при увеличении концентрации носителей заряда:

А) Возрастает

Б) Убывает

Вопрос № 4

Вопрос: Концентрация, отвечающая наибольшей эффективности излучательной рекомбинации, при снижении коэффициента рекомбинации на дефектах

А) Возрастает

Б) Убывает

Вопрос № 5

Вопрос: С ростом плотности фотонов

А) темп стимулированного излучения возрастает быстрее темпа спонтанного излучения

Б) темп стимулированного излучения медленнее быстрее темпа спонтанного излучения

Вопрос № 6

Вопрос: При увеличении показателя преломления материала, угол падения, начиная с которого происходит полное внутреннее отражение:

А) уменьшается

Б) возрастает

Вопрос № 7

Вопрос: При увеличении показателя преломления материала обкладок числовая апертура волновода:

А) возрастает

Б) уменьшается

Вопрос № 8

Вопрос: При увеличении эффективной массы m электронов эффективная плотность состояния изменяется по следующему закону:

А) пропорционально m

Б) пропорционально 1/m

В) пропорционально m3/2

Вопрос № 9

Вопрос: Условием использования эффективной плотности состояний для расчета концентрации носителей заряда является

А) отсутствие легирования

Б) отсутствие вырождения

В) прямая структура зон

Вопрос № 10

Вопрос: Темп излучательной рекомбинации по механизму зона-зона пропорционален

А) концентрации носителей заряда

Б) квадрату концентрации носителей заряда

В) кубу концентрации носителей заряда

Вопрос № 11

Вопрос: Темп Оже-рекомбинации пропорционален

А) концентрации носителей заряда

Б) квадрату концентрации носителей заряда

В) кубу концентрации носителей заряда

Вопрос № 12

Вопрос: Темп рекомбинации на дефектах (механизм Шокли-Рида) пропорционален

А) концентрации носителей заряда

Б) квадрату концентрации носителей заряда

В) кубу концентрации носителей заряда

Вопрос № 13

Вопрос: Если доминирует излучательная рекомбинация, то излучаемая оптическая мощность и мощность накачки связаны между собой по

А) линейному закону

Б) квадратичному закону

В) логарифмическому закону

Вопрос № 14

Вопрос: В каком направлении распространяется фотон, испускаемый при спонтанной рекомбинации?

А) все направления равновероятны

Б) наиболее вероятно направление, в котором распространялся первичный фотон

В) наиболее вероятно направление, перпендикулярное поверхности слоя

Вопрос № 15

Вопрос: В ближнем поле угловая расходимость излучения:

А) такая же, как и в дальнем поле

Б) отсутствует

В) такая же, как от точечного источника

Вопрос № 16

Вопрос: Напряжение открывания p-i-nдиода приблизительно равно:

А) высоте барьера Шоттки на контакте

Б) ширине запрещенной зоны материала, в котором происходит рекомбинации

В) энергии активации примеси в материале, в котором происходит рекомбинация

Вопрос № 17

Вопрос: Как меняется характер зависимости тока от напряжения при увеличении прямого напряжения, приложенного к диоду?

А) экспоненциальная зависимость сменяется постоянным током

Б) линейная зависимость сменяется экспоненциальной зависимостью

В) экспоненциальная зависимость сменяется линейной зависимостью

Вопрос № 18

Вопрос: В гетеропереходе I-го типа узкозонный материал является:

А) потенциальной ямой для электронов и барьером для дырок

Б) потенциальной ямой как для электронов, так и для дырок

В) потенциальной ямой для дырок и барьером для электронов

Вопрос № 19

Вопрос: Положительное оптическое усиление в полупроводниковом материале возникает, когда:

А) расхождение квазиуровней Ферми превысило тепловую энергию

Б) расхождение квазиуровней Ферми превысило ширину запрещенной зоны

В) расхождение квазиуровней Ферми превысило энергию оптического фонона

Вопрос № 20

Вопрос: Установите соответствие между полупроводниковыми соединениями и типом их кристаллической решетки. Запишите ответ в бланк.

Полупроводниковое соединение

Тип кристаллической решетки

1) GaAs

а) кубическая

2) Si

б) объемно-центрированная кубическая

3) GaN

в) гранецентрированная кубическая

4) BN

г) гексагональная

5) CdTe

1 - ___, 2 - ___, 3 - ___, 4 - ___, 5 - ___.

Вопрос № 21

Дайте краткий ответ на вопрос.

Вопрос: Оже-рекомбинация имеет наибольшее значение в _______________ полупроводниках.

Вопрос № 22

Дайте краткий ответ на вопрос.

Вопрос: Наибольшей эффективностью излучательной рекомбинации обладают _________________ полупроводники.


Вопрос № 23

Дайте краткий ответ на вопрос.

Вопрос: Энергия фотона, излучаемого в результате рекомбинации зона-зона, близка к энергии _______________________.

Вопрос № 24

Дайте краткий ответ на вопрос.

Вопрос: Полный телесный угол численно равен ________________.

Вопрос № 25

Дайте краткий ответ на вопрос.

Вопрос: Если показатель преломления полупроводника равен 3, то коэффициент отражения света при нормальном падении от границы полупроводник-воздух равен _____.

Вопрос № 26

Дайте краткий ответ на вопрос.

Вопрос: При приложении прямого смещения энергетический барьер на p-n переходе __________________.

Вопрос № 27

Дайте краткий ответ на вопрос.

Вопрос: Переходу всех электронов через гетеропереход из легированного донорами широкозонного материала в узкозонный материал препятствует ______________________________.

Вопрос № 28

Письменно ответьте на вопрос.

Объясните различие значений проводимости носителей заряда в образцах GaAs легированный Si и GaAs легированный Be с одинаковым уровнем легирования, измеренных при комнатной температуре.

3. Ключи для проверки тестов

Номер вопроса

Правильный ответ

Номер вопроса

Правильный ответ

1

А

11

В

2

А

12

А

3

А

13

А

4

Б

14

А

5

А

15

Б

6

А

16

Б

7

Б

17

В

8

В

18

Б

9

Б

19

Б

10

Б

20

1 - б), 2 - а), 3 - г), 4 - в), 5 - д)

Номер вопроса

Модельный ответ

21

в узкозонных

22

прямозонные

23

ширине запрещенной зоны материала; энергии экситона

24

25

25%,

0.25

26

уменьшается

27

встроенное электрическое поле

Вопрос № 28

Модельный ответ

Количество баллов

Be является акцепторной примесью для GaAs, поэтому в GaAs:Be основным типом носителей заряда являются дырки

1

Si является донорной примесью для GaAs, поэтому в GaAs:Si основным типом носителей заряда являются электроны

1

Подвижность носителя заряда обратно пропорциональна эффективной массе носителя заряда

μ = eτ/m*

2

Эффективная масса электрона в GaAs меньше эффективной массы дырки, поэтому подвижность электронов в GaAs больше подвижности дырок

1

Si и Ве являются мелкими примесями в GaAs, поэтому при комнатной температуре эти примеси ионизованы и концентрация носителей заряда в этих образцах равна уровню легирования.

1

Проводимость слоя линейно зависит от подвижности носителей заряда и их концентрации

σ = μen

Так как концентрация носителей заряда в обоих образцах равна (равны уровни легирования), а подвижность электронов выше подвижности дырок, то проводимость GaAs:Si выше подвижности GaAs:Be

2

Итого 8 баллов.