化合物半導(dǎo)體器件

前言

　　編寫本書的目的是為高等學(xué)校學(xué)生提供一本學(xué)習(xí)和掌握化合物半導(dǎo)體材料與器件原理的教材。本書是在為西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院講授“化合物半導(dǎo)體器件”課程而編寫的講義的基礎(chǔ)上，參照全國各高等院校電子科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)專業(yè)相關(guān)教學(xué)大綱，由多年從事教學(xué)和科研的一線教師編寫而成?！　”緯趦?nèi)容取材及安排上具有以下特點(diǎn)：　?。?）在物理基礎(chǔ)內(nèi)容部分，與學(xué)生先期所掌握的相關(guān)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)知識(shí)緊密聯(lián)系，一脈相承，介紹了化合物半導(dǎo)體材料與器件特性的基本概念、基本理論和分析方法，培養(yǎng)學(xué)生具有舉一反三的能力；　?。?）在介紹主體內(nèi)容時(shí)，重點(diǎn)突出、深入淺出、簡(jiǎn)明扼要、易于掌握；　?。?）采用國際通用的圖形符號(hào)、名詞與術(shù)語，圖文并茂、直觀明了?！　∪珪?章，主要內(nèi)容為：半導(dǎo)體器件物理的基礎(chǔ)內(nèi)容、化合物半導(dǎo)體材料及其基本電學(xué)特性；化合物半導(dǎo)體器件的原理及其特性，包括雙極型器件、異質(zhì)結(jié)器件、場(chǎng)效應(yīng)器件、量子效應(yīng)、熱電子器件和光電子器件；寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件。每章配有深淺度適中的思考題，供讀者練習(xí)?！　”緯勺鳛楦叩葘W(xué)校微電子學(xué)，集成電路設(shè)計(jì)及相關(guān)專業(yè)研究生和本科高年級(jí)學(xué)生化合物半導(dǎo)體材料和器件課程的教材；也可作為從事化合物半導(dǎo)體材料或器件分析的科研和工程技術(shù)人員的參考?！　”緯?jīng)西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院教學(xué)管理工作委員會(huì)審定，已被列為本科生教材和研究生的教學(xué)參考書。　　本書承蒙西安理工大學(xué)陳治明教授審稿，并提出了許多寶貴的意見，在此表示衷心的感謝。西安電子科技大學(xué)張韜在整理稿件中給予我們很多幫助，電子工業(yè)出版社陳曉莉編審對(duì)本書的出版給予大力協(xié)助，在此一并表示深切的謝意。

內(nèi)容概要

　　本書介紹了化合物半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ)知識(shí)和原理。全書共8章，主要內(nèi)容為：半導(dǎo)體器件物理的基礎(chǔ)內(nèi)容、化合物半導(dǎo)體材料及其基本電學(xué)特性；化合物半導(dǎo)體器件的種類及其特性，包括雙極型器件、異質(zhì)結(jié)器件、場(chǎng)效應(yīng)器件、量子效應(yīng)、熱電子器件和光電子器件；寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件?！　”緯勺鳛楦叩葘W(xué)校微電子學(xué)，集成電路設(shè)計(jì)及相關(guān)專業(yè)研究生和本科高年級(jí)學(xué)生化合物半導(dǎo)體材料和器件課程的教材；也可作為從事化合物半導(dǎo)體材料或器件分析的科研和工程技術(shù)人員的參考。

書籍目錄

第1章 緒論1. 1 歷史和動(dòng)態(tài)1. 2 內(nèi)容安排和說明參考文獻(xiàn)第2章 化合物半導(dǎo)體材料與器件基礎(chǔ)2. 1 半導(dǎo)體材料的分類2. 1. 1 元素半導(dǎo)體2. 1. 2 化合物半導(dǎo)體2. 1. 3 半導(dǎo)體固溶體2. 2 化合物半導(dǎo)體材料特性2. 2. 1 晶格結(jié)構(gòu)2. 2. 2 晶體的化學(xué)鍵和極化2. 2. 3 能帶結(jié)構(gòu)2. 2. 4 施主和受主能級(jí)2. 2. 5 遷移率2. 3 化合物半導(dǎo)體器件的發(fā)展方向思考題參考文獻(xiàn)第3章 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)3. 1 異質(zhì)結(jié)及其能帶圖3. 1. 1 異質(zhì)結(jié)的形成3. 1. 2 異質(zhì)結(jié)的能帶圖3. 2 異型異質(zhì)結(jié)的電學(xué)特性3. 2. 1 突變異質(zhì)結(jié)的伏安特性和注入特性3. 2. 2 界面態(tài)的影響3. 2. 3 異質(zhì)結(jié)的超注入現(xiàn)象3. 3 量子阱與二維電子氣3. 3. 1 二維電子氣的形成及能態(tài)3. 3. 2 二維電子氣的態(tài)密度3. 4 多量子阱與超晶格思考題參考文獻(xiàn)第4章 異質(zhì)結(jié)雙極晶體管4. 1 HBT的基本結(jié)構(gòu)4. 1. 1 基本的HBT結(jié)構(gòu)4. 1. 2 突變結(jié)和組分漸變異質(zhì)結(jié)4. 2 HBT的增益4. 2. 1 理想HBT的增益4. 2. 2 考慮界面復(fù)合后HBT的增益4. 2. 3 HBT增益與溫度的關(guān)系　 ?4. 3 HBT的頻率特性4. 3. 1 最大振蕩頻率4. 3. 2 開關(guān)時(shí)間4. 3. 3 寬帶隙集電區(qū)4. 4 先進(jìn)的HBT4. 4. 1 Si?SiGeHBT4. 4. 2 Ⅲ?Ⅴ族化合物基HBT思考題參考文獻(xiàn)第5章 化合物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管5. 1 金屬半導(dǎo)體肖特基接觸5. 1. 1 能帶結(jié)構(gòu)5. 1. 2 基本模型5. 2 金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MESFET）5. 2. 1 MESFET器件結(jié)構(gòu)5. 2. 2 工作原理5. 2. 3 電流—電壓特性5. 2. 4 負(fù)阻效應(yīng)與高場(chǎng)疇5. 2. 5 高頻特性5. 2. 6 噪聲理論5. 2. 7 功率特性5. 3 調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管5. 3. 1 調(diào)制摻雜結(jié)構(gòu)5. 3. 2 基本原理5. 3. 3 電流—電壓特性思考題參考文獻(xiàn)第6章 量子器件與熱電子器件6. 1 隧道二極管　 ?6. 1. 1 穿透系數(shù)?6. 1. 2 電流—電壓特性?6. 2 共振隧道二極管（ResonantTunnelingDiode，RTD）6. 2. 1 諧振隧穿結(jié)構(gòu)?6. 2. 2 諧振隧道二極管電流—電壓特性?6. 3 熱電子器件6. 3. 1 熱電子異質(zhì)結(jié)雙極晶體管 ?6. 3. 2 實(shí)空間轉(zhuǎn)移晶體管（realspacetransfertransistor）00?6. 3. 3 隧穿熱電子晶體管 ?思考題 ?參考文獻(xiàn)?第7章 半導(dǎo)體光電子器件?7. 1 半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì) ?7. 1. 1 光的本質(zhì) ?7. 1. 2 輻射躍遷 ?7. 1. 3 光的吸收 ?7. 1. 4 光伏效應(yīng) ?7. 2 太陽能電池 ?7. 2. 1 pn結(jié)光電池的電流—電壓特性 ?7. 2. 2 pn結(jié)光電池的等效電路 ?7. 2. 3 轉(zhuǎn)換效率7. 2. 4 砷化鎵太陽能電池7. 2. 5 Ⅱ?Ⅵ族化合物太陽能電池 ?7. 2. 6 銅銦硒太陽能電池 ?7. 3 光電探測(cè)器件7. 3. 1 光敏電阻 ?7. 3. 2 光電二極管 ?7. 4 發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器7. 4. 1 可見光發(fā)光二極管7. 4. 2 紅外發(fā)光二極管 ?7. 4. 3 半導(dǎo)體激光器思考題參考文獻(xiàn)第8章 寬帶隙化合物半導(dǎo)體器件?8. 1 寬帶隙半導(dǎo)體材料基本特性8. 2 碳化硅器件及其應(yīng)用8. 2. 1 碳化硅微波功率器件8. 2. 2 碳化硅功率器件8. 2. 3 碳化硅探測(cè)器件8. 3 GaN器件及其應(yīng)用?8. 3. 1 GaN微波功率器件8. 3. 2 GaN基光電器件8. 3. 3 其他GaN基電子器件8. 4 其他寬禁帶半導(dǎo)體器件8. 4. 1 單光子器件8. 4. 2 寬禁帶半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)器件 ?8. 4. 3 基于GaN的子帶間躍遷光開關(guān)8. 4. 4 氮化物光催化劑思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　化合物半導(dǎo)體材料與器件基礎(chǔ)　　2.2　化合物半導(dǎo)體材料特性　　從根本上講，半導(dǎo)體器件的工作特性決定于所用材料的基本物理性能，因而，對(duì)半導(dǎo)體材料基本性能的深入理解，是器件設(shè)計(jì)和器件特性分析的基礎(chǔ)。特別是在對(duì)器件特性進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的時(shí)候，只有對(duì)制造材料的基本性能有深刻認(rèn)識(shí)，才能有對(duì)器件材料參數(shù)的正確引用，才能使模擬結(jié)果更接近真實(shí)。最重要的半導(dǎo)體材料特性包括：晶格結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、有效質(zhì)量和有效態(tài)密度等。本節(jié)將從這幾個(gè)方面對(duì)化合物半導(dǎo)體的性質(zhì)進(jìn)行探討，作為對(duì)比，也給出硅的部分材料參數(shù)?！　?.2.1　晶格結(jié)構(gòu)　　晶體中原子的周期性排列稱為晶格。在晶體中，原子并不會(huì)偏離固定位置太遠(yuǎn)。當(dāng)原子熱振動(dòng)時(shí)，仍以此中心位置作微幅振動(dòng)。通常以一個(gè)單胞來代表整個(gè)晶格，將此單胞向晶體的各個(gè)方向連續(xù)延伸，即可產(chǎn)生整個(gè)晶格。

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