半導(dǎo)體物理學(xué)簡(jiǎn)明教程

內(nèi)容概要

　　《半導(dǎo)體物理學(xué)簡(jiǎn)明教程》以簡(jiǎn)明扼要的方式全面地介紹了半導(dǎo)體物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)及其新進(jìn)展，內(nèi)容包括半導(dǎo)體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)和缺陷、載流子的統(tǒng)計(jì)分布及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律、非熱平衡態(tài)半導(dǎo)體、PN結(jié)、金屬一半導(dǎo)體接觸、異質(zhì)結(jié)、半導(dǎo)體表面以及主要的半導(dǎo)體效應(yīng)。 《半導(dǎo)體物理學(xué)簡(jiǎn)明教程》適用于本科院校電子科學(xué)與技術(shù)和微電子學(xué)專業(yè)，也可供相近專業(yè)的研究生和工程技術(shù)人員閱讀和參考。陳治明教授負(fù)責(zé)策劃和全書的統(tǒng)稿。

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編者半導(dǎo)體物理學(xué)簡(jiǎn)明教程目錄目錄前言緒論1第1章 半導(dǎo)體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)111.1 半導(dǎo)體的原子結(jié)合與晶體結(jié)構(gòu)111.1.1 元素的電負(fù)性與原子的結(jié)合力111.1.2 共價(jià)結(jié)合與正四面體結(jié)構(gòu)121.1.3 主要半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)141.2 半導(dǎo)體的電子狀態(tài)和能帶171.2.1 能級(jí)與能帶171.2.2 零勢(shì)場(chǎng)與周期勢(shì)場(chǎng)中的電子狀態(tài)181.2.3 能帶的填充與晶體的導(dǎo)電性及空穴的概念201.3 半導(dǎo)體中載流子的有效質(zhì)量221.3.1 能帶極值附近的E(k)函數(shù)221.3.2 電子和空穴的有效質(zhì)量231.3.3 各向異性半導(dǎo)體中載流子的有效質(zhì)量241.4 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級(jí)261.4.1 雜質(zhì)的施、受主作用及其能級(jí)261.4.2 深能級(jí)雜質(zhì)301.4.3 缺陷的施、受主作用及其能級(jí)321.5 典型半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)351.5.1 能帶結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容及其表征351.5.2 主要半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)361.6 半導(dǎo)體能帶工程概要391.6.1 半導(dǎo)體固溶體391.6.2 利用固溶體技術(shù)剪裁能帶結(jié)構(gòu)401.6.3 能帶結(jié)構(gòu)的量子尺寸效應(yīng)43習(xí)題45第2章 半導(dǎo)體中的載流子及其輸運(yùn)性質(zhì)472.1 載流子的漂移運(yùn)動(dòng)與半導(dǎo)體的電導(dǎo)率472.1.1 歐姆定律的微分形式472.1.2 半導(dǎo)體的電導(dǎo)率482.2 熱平衡狀態(tài)下的載流子統(tǒng)計(jì)482.2.1 熱平衡狀態(tài)下的電子和空穴482.2.2 費(fèi)米分布函數(shù)與費(fèi)米能級(jí)512.2.3 費(fèi)米分布函數(shù)與玻耳茲曼分布函數(shù)522.2.4 非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的載流子密度532.2.5 本征半導(dǎo)體的載流子密度552.3 載流子密度對(duì)雜質(zhì)和溫度的依賴性572.3.1 雜質(zhì)電離度572.3.2 非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體載流子密度隨溫度的變化582.3.3 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體652.4 載流子遷移率712.4.1 恒定電場(chǎng)下載流子漂移運(yùn)動(dòng)的微觀描述712.4.2 決定載流子遷移率的物理因素732.4.3 有效質(zhì)量各向異性時(shí)的載流子遷移率732.5 載流子散射及其對(duì)遷移率的影響752.5.1 散射的物理本質(zhì)752.5.2 電離雜質(zhì)散射及其對(duì)遷移率的影響752.5.3 晶格振動(dòng)散射及其對(duì)遷移率的影響772.5.4 其他散射機(jī)構(gòu)812.6 半導(dǎo)體的電阻率及其與摻雜濃度和溫度的關(guān)系812.6.1 半導(dǎo)體的電阻率812.6.2 電阻率與摻雜濃度的關(guān)系822.6.3 電阻率與溫度的關(guān)系832.7 強(qiáng)電場(chǎng)中的載流子輸運(yùn)842.7.1 強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)842.7.2 熱電子與速度飽和852.7.3 負(fù)微分遷移率872.7.4 耿氏效應(yīng)及其應(yīng)用882.7.5 強(qiáng)電場(chǎng)下的速度過沖和準(zhǔn)彈道輸運(yùn)892.8 電導(dǎo)統(tǒng)計(jì)理論912.8.1 電導(dǎo)問題簡(jiǎn)單分析的局限性922.8.2 玻耳茲曼輸運(yùn)方程922.8.3 弛豫時(shí)間近似下的玻耳茲曼輸運(yùn)方程及其解942.8.4 考慮速度分布的電導(dǎo)率和遷移率952.9 霍爾效應(yīng)952.9.1 霍爾效應(yīng)原理952.9.2 霍爾遷移率972.9.3 霍爾系數(shù)982.10 半導(dǎo)體的熱導(dǎo)率992.10.1 熱導(dǎo)率的定義1002.10.2 半導(dǎo)體中的導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)1002.10.3 維德曼-弗蘭茨定律101習(xí)題102第3章 非熱平衡狀態(tài)下的半導(dǎo)體1043.1 半導(dǎo)體的非熱平衡狀態(tài)1043.1.1 額外載流子的產(chǎn)生與復(fù)合1043.1.2 額外載流子的壽命1063.1.3 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)1083.2 復(fù)合理論1093.2.1 直接輻射復(fù)合1093.2.2 通過單一復(fù)合中心的間接復(fù)合1113.2.3 表面復(fù)合1143.2.4 俄歇復(fù)合1153.2.5 陷阱效應(yīng)及其對(duì)復(fù)合的影響1163.3 額外載流子的運(yùn)動(dòng)1183.3.1 額外載流子的擴(kuò)散與擴(kuò)散方程1183.3.2 擴(kuò)散方程在不同邊界條件下的解1203.3.3 電場(chǎng)中的額外載流子運(yùn)動(dòng)1223.3.4 愛因斯坦關(guān)系1223.4 電流連續(xù)性方程及其應(yīng)用1243.4.1 電流連續(xù)性方程1243.4.2 穩(wěn)態(tài)電流連續(xù)性方程及其解1253.4.3 連續(xù)性方程的應(yīng)用1263.5 半導(dǎo)體的光吸收1283.5.1 吸收系數(shù)及相關(guān)光學(xué)常數(shù)1293.5.2 半導(dǎo)體的本征吸收1313.5.3 其他吸收過程1333.6 半導(dǎo)體的光電導(dǎo)和光致發(fā)光1363.6.1 半導(dǎo)體的光電導(dǎo)1373.6.2 半導(dǎo)體的光致發(fā)光141習(xí)題144第4章 PN結(jié)1464.1 PN結(jié)的形成及其平衡態(tài)1464.1.1 PN結(jié)的形成及其雜質(zhì)分布1464.1.2 熱平衡狀態(tài)下的PN結(jié)1484.2 PN結(jié)的伏安特性1524.2.1 廣義歐姆定律1524.2.2 理想狀態(tài)下的PN結(jié)伏安特性方程1534.2.3 PN結(jié)伏安特性對(duì)理想方程的偏離1584.3 PN結(jié)電容1614.3.1 PN結(jié)勢(shì)壘區(qū)的電場(chǎng)及電勢(shì)分布1614.3.2 勢(shì)壘電容1644.3.3 擴(kuò)散電容1654.3.4 用電容-電壓法測(cè)量半導(dǎo)體的雜質(zhì)濃度1674.4 PN結(jié)擊穿1674.4.1 雪崩擊穿1684.4.2 隧道擊穿1704.4.3 熱電擊穿1714.5 PN結(jié)的光伏效應(yīng)1724.5.1 光生電動(dòng)勢(shì)原理1724.5.2 光照PN結(jié)的電流-電壓方程1724.5.3 光照PN結(jié)的特征參數(shù)1734.6 PN結(jié)發(fā)光1744.6.1 發(fā)光原理1744.6.2 半導(dǎo)體激光器原理176習(xí)題180第5章 金屬-半導(dǎo)體接觸1825.1 金屬-半導(dǎo)體接觸及其平衡狀態(tài)1825.1.1 金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù)1825.1.2 有功函數(shù)差的金屬-半導(dǎo)體接觸1845.1.3 表面態(tài)對(duì)接觸電勢(shì)差的影響1855.1.4 歐姆接觸1875.2 金屬-半導(dǎo)體接觸的非平衡狀態(tài)1885.2.1 不同偏置狀態(tài)下的肖特基勢(shì)壘1885.2.2 正偏肖特基勢(shì)壘區(qū)中的費(fèi)米能級(jí)1895.2.3 厚勢(shì)壘金屬-半導(dǎo)體接觸的伏安特性1905.2.4 薄勢(shì)壘金屬-半導(dǎo)體接觸的伏安特性1925.2.5 金屬-半導(dǎo)體接觸的少子注入問題1935.2.6 非平衡態(tài)肖特基勢(shì)壘接觸的特點(diǎn)及其應(yīng)用195習(xí)題195第6章 異質(zhì)結(jié)和納米結(jié)構(gòu)1976.1 異質(zhì)結(jié)的構(gòu)成及其能帶1976.1.1 異質(zhì)結(jié)的構(gòu)成與類型1976.1.2 理想異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)2006.1.3 界面態(tài)對(duì)異質(zhì)結(jié)能帶結(jié)構(gòu)的影響2036.2 異質(zhì)結(jié)特性及其應(yīng)用2056.2.1 伏安特性2066.2.2 注入特性2086.2.3 光伏特性2096.2.4 異質(zhì)結(jié)的應(yīng)用2106.3 半導(dǎo)體量子阱和超晶格2126.3.1 量子阱和超晶格的結(jié)構(gòu)與種類2126.3.2 量子阱和超晶格中的電子狀態(tài)2156.3.3 量子阱效應(yīng)和超晶格效應(yīng)216習(xí)題219第7章 半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)2207.1 半導(dǎo)體表面與表面態(tài)2207.1.1 理想晶體表面模型及其解2207.1.2 實(shí)際半導(dǎo)體表面2217.1.3 SiSiO2系統(tǒng)的性質(zhì)及其優(yōu)化處理2227.2 表面電場(chǎng)效應(yīng)與MIS結(jié)構(gòu)2247.2.1 表面電場(chǎng)的產(chǎn)生與應(yīng)用2247.2.2 理想MIS結(jié)構(gòu)及其表面電場(chǎng)效應(yīng)2257.2.3 理想MIS結(jié)構(gòu)的空間電荷層與表面勢(shì)2267.3 MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性2307.3.1 理想MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性2307.3.2 實(shí)際MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性2347.4 表面電導(dǎo)與表面遷移率2387.4.1 表面電導(dǎo)2397.4.2 表面散射與表面載流子的有效遷移率2407.4.3 影響表面遷移率的主要因素2407.4.4 表面遷移率模型與載流子的表面飽和漂移速度242習(xí)題243第8章 其他半導(dǎo)體效應(yīng)2448.1 熱電效應(yīng)2448.1.1 塞貝克效應(yīng)2448.1.2 珀耳帖效應(yīng)2488.1.3 湯姆遜效應(yīng)2498.1.4 塞貝克系數(shù)、珀耳帖系數(shù)和湯姆遜系數(shù)間的關(guān)系2508.2 磁阻與壓阻效應(yīng)2518.2.1 磁阻效應(yīng)2518.2.2 壓阻效應(yīng)254習(xí)題257參考文獻(xiàn)258

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