半導體物理學（第7版）

第1章  半導體中的電子狀態(tài) 
 1.1  半導體的晶格結構和結合性質 
  1.1.1  金剛石型結構和共價鍵 
  1.1.2  閃鋅礦型結構和混合鍵   
  1.1.3  纖鋅礦型結構   
 1.2  半導體中的電子狀態(tài)和能帶 
  1.2.1  原子的能級和晶體的能帶  
  1.2.2  半導體中電子的狀態(tài)和能帶   
  1.2.3  導體、半導體、絕緣體的能帶   
 1.3  ?導體中電子的運動  有效質量   
  1.3.1  半導體?中E(k)與k  的關系 
  1.3.2  半導體中電子的平均速度 
  1.3.3  半導體中電子的加速度 
  1.3.4  有效質量的意義 
 1.4  本征半導體的導電機構  空穴 
 1.5  回旋共振 
  1.5.1  k  空間等能面 
  1.5.2  回旋共振   
 1.6  硅和鍺的能帶結構 
  1.6.1  硅和鍺的導帶結構   
  1.6.2  硅和鍺的價帶結構   
 1.7  Ⅲ?Ⅴ族化合物半導體的能帶結構   
  1.7.1  銻化銦的能帶結構 
  1.7.2  砷化鎵的能帶結構 
  1.7.3  磷化鎵和磷化銦的能帶結構  
  1.7.4  混合晶體的能帶結構   
 1.8  Ⅱ?Ⅵ族化合物半導體的能帶結構 
  1.8.1  二元化?物的能帶結構   
  1.8.2  混合晶體的能帶結構   
 1.9  Si1-xGex合金的能帶 
 1.10  寬禁帶半導體材料   
  1.10.1  GaN、AlN的晶格結構和能帶  
  1.10.2  SiC的晶格結構與能帶 
 習題 
 參考資料   
第2章  半導體中雜質和缺陷能級
 2.1  硅、鍺晶體中的雜質能級   
  2.1.1  替位式雜質  間隙式雜質   
  2.1.2  施主雜質、施主能級   
  2.1.3  受主雜質、受主能級   
  2.1.4  淺能級雜質電離能的簡單計算 
  2.1.5  雜質的補償作用 
  2.1.6  深能級雜質 
 2.2  Ⅲ?Ⅴ族化合物中的雜質能級   
 2.3  氮化鎵、氮化鋁、碳化硅中的雜質能級   
 2.4  缺陷、位錯能級  
  2.4.1  點缺陷 
  2.4.2  位錯  
 習題   
 參考資料   
第3章  半導體中載流子的統(tǒng)計分布   
 3.1  狀態(tài)密度 
  3.1.1    空間中量子態(tài)的分布 
  3.1.2  狀態(tài)密度  
 3.2  費米能級和載流子的統(tǒng)計分布   
  3.2.1  費米分布函數(shù) 
  3.2.2  玻耳?曼分布函數(shù)  
  3.2.3  導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度 
  3.2.4  載流子濃度乘積n０p０ 
 3.3  本征半導體的載流子濃度   
 3.4  雜質半導體的載流子濃度 
  3.4.1  雜質能級上的電子和空穴 
  3.4.2  n型半導體的載流子濃度 
 3.5  一般情況下的載流子統(tǒng)計分布 
 3.6  簡并半導體 
  3.6.1  簡并半導體的載流子濃度 
  3.6.2  簡并化條件   
  3.6.3  低溫載流子凍析效應   
  3.6.4  禁帶變窄效應 
*3.7  電子占據(jù)雜質能級的概率   
  3.7.1  電子占據(jù)雜質能級概率的討論   
  3.7.2  求解統(tǒng)計分布函數(shù) 
 習題   
 參考資料   
第4章  半導體的導電性   
 4.1  載流子的漂移運動和遷移率   
  4.1.1  歐姆定律 
  4.1.2  漂移速度和遷移率  
  4.1.3  半導體的電導率和遷移率   
 4.2  載流子的散射 
  4.2.1  載流子散射的概念   
  4.2.2  半導體的主要散射機構   
 4.3  遷移率與雜質濃度和溫度的關系 
  4.3.1  平均自由時間和散射概率的關系 
  4.3.2  電導率、遷移率與平均自由時間的關系 
  4.3.3  遷移率與雜質和溫度的關系 
 4.4  電阻率及其與雜質濃度和溫度的關系 
  4.4.1  電阻率和雜質濃度的關系 
  4.4.2  電阻率隨溫度的變化 
 4.5  玻耳茲曼方程、電導率的統(tǒng)計理論 
  4.5.1  玻耳茲曼方程 
  4.5.2  弛豫時間近似 
  4.5.3  弱電場近似下玻耳茲曼方程的解   
  4.5.4  球形等能面半導體的電導率 
 4.6  強電場下的效應、熱載流子 
  4.6.1  歐姆定律的偏離   
  4.6.2  平均漂移速度與電場強度的關系   
 4.7  多能谷散射、耿氏效應   
  4.7.1  多能谷散射、體內(nèi)負微分電導 
  4.7.2  高場疇區(qū)及耿氏振蕩   
 習題 
 參考資料 
第5章  非平衡載流子   
 5.1  非平衡載流子的注入與復合   
 5.2  非平衡載流子的壽命   
 5.3  準費米能級   
 5.4  復合理論 
  5.4.1  直接復合 
  5.4.2  間接復合 
  5.4.3  表面復合   
  5.4.4  俄歇復合 
 5.5  陷阱效應   
 5.6  載流子的擴散運動 
 5.7  載流子的漂移擴散，愛因斯坦關系式 
 5.8  連續(xù)性方程式   
 5.9  硅的少數(shù)載流子壽命與擴散長度   
 參考資料 
第6章  pn結   
 6.1  pn結及其能帶圖    
 6.1.1  pn結的形成和雜質分布 
  6.1.2  空間電荷區(qū) 
  6.1.3  pn結能帶圖 
  6.1.4  pn結接觸電勢差   
  6.1.5  pn結的載流子分布 
 6.2  pn結電流電壓特性 
  6.2.1  非平衡狀態(tài)下的pn結   
  6.2.2  理想pn結模型及其電流電壓方程 
  6.2.3  影響pn結電流電壓特性偏離理想方程的各種因素 
 6.3  pn結電容 
  6.3.1  pn結電容的來源 
  6.3.2  突變結的勢壘電容 
  6.3.3  線性緩變結的勢壘電容   
  6.3.4  擴散電容   
 6.4  pn結擊穿   
  6.4.1  雪崩擊穿 
  6.4.2  隧道擊穿(齊納擊穿)   
  6.4.3  熱電擊穿   
 6.5  pn結隧道效應   
 習題 
 參考資料 
第7章  金屬和半導體的接觸   
 7.1  金屬半導體接觸及其能級圖    
  7.1.1  金屬和半導體的功函數(shù) 
  7.1.2  接觸電勢差   
  7.1.3  表面態(tài)對接觸勢壘的影響 
 7.2  金屬半導體接觸整流理論  
  7.2.1  擴散理論 
  7.2.2  熱電子發(fā)射理論 
  7.2.3  鏡像力和隧道效應的影響   
  7.2.4  肖特基勢壘二極管   
 7.3  少數(shù)載流子的注入和歐姆接觸    
  7.3.1  少數(shù)載流子的注入 
  7.3.2  歐姆接觸  
 參考資料   
第8章  半導體表面與MIS結構 
 8.1  表面態(tài)   
 8.2  表面電場效應   
  8.2.1  空間電荷層及表面勢   
  8.2.2  表面空間電荷層的電場、電勢和電容 
 8.3  MIS結構的C?V特性   
  8.3.1  理想MIS結構的C?V特性 
  8.3.2  金屬與半導體功函數(shù)差對MIS結構C?V特性的影響   
  8.3.3  絕緣層中電荷對MIS結構C?V特性的影響 
 8.4  硅—二氧化硅系統(tǒng)的性質    
  8.4.1  二氧化硅中的可動離子   
  8.4.2  二氧化硅層中的固定表面電荷   
  8.4.3  在硅—二氧化硅界面處的快界面態(tài) 
  8.4.4  二氧化硅中的陷阱電荷 
 8.5  表面電導及遷移率   
  8.5.1  表面電導   
  8.5.2  表面載流子的有效遷移率  
 8.6  表面電場對pn結特性的影響   
  8.6.1  表面電場作用下pn結的能帶圖 
  8.6.2  表面電場作用下pn結的反向電流 
  8.6.3  表面電場對pn結擊穿特性的影響 
  8.6.4  表面純化   
 習題   
 參考資料   
第9章  半導體異質結構 
 9.1  半導體異質結及?能帶圖
  9.1.1  半導體異質結的能帶圖
  9.1.2  突變反型異質結的接觸電勢差及勢壘區(qū)寬度
  9.1.3  突變反型異質結的勢壘電容 
  9.1.4  突變同型異質結的若干公式 
 9.2  半導體異質pn結的電流電壓特性及注入特性
  9.2.1  突變異質pn結的電流—電壓特性 
  9.2.2  異質pn結的注入特性 
 9.3  半導體異質結量子阱結構及其電子能態(tài)與特性
  9.3.1  半導體調(diào)制摻雜?質結構界面量子阱   
  9.3.2  雙異質結間的單量子阱結構 
  9.3.3  雙勢壘單量子阱結構及共振隧穿效應
 9.4  半導體應變異質結構    
  9.4.1  應變異質結 
  9.4.2  應變異質結構中應變層材料能帶的改性
 9.5  GaN基半導體異質結構   
  9.5.1  GaN,AlGaN和InGaN的極化效應 
  9.5.2  AlxGa1-xN/GaN異質結構中二維電子氣的形成 
  9.5.3  InxGa1-xN/GaN異質結構 
 9.6  半導體超晶格    
 習題   
 參考資料   
第10章  半導體的光學性質和光電與發(fā)光現(xiàn)象   
 10.1  半導體的光學常數(shù) 
  10.1.1  折射率和吸收系數(shù) 
  10.1.2  反射系數(shù)和透射系數(shù) 
 10.2  半導體的光吸收   
  10.2.1  本征吸收   
  10.2.2  直接躍遷和間接躍遷   
  10.2.3  其他吸收過程   
 10.3  半導體的光電導   
  10.3.1  附加電導率   
  10.3.2  定態(tài)光電導及其弛豫過程  
  10.3.3  光電導靈敏度及光電導增益  
  10.3.4  復合和陷阱效應對光電導的影響 
  10.3.5  本征光電導的光譜分布 
  10.3.6  雜質光電導  
 10.4  半導體的光生伏特效應   
  10.4.1  pn結的光生伏特效應   
  10.4.2  光電池的電流電壓特性 
  10.5.1  輻射躍遷 
  10.5.2  發(fā)光效率   
  10.5.3  電致發(fā)光激發(fā)機構   
 10.6  半導體激光
  10.6.1  自發(fā)輻射和受激輻射   
  10.6.2  分布反轉 
  10.6.3  pn結激光器原理 
  10.6.4  激光材料   
 10.7  半導體異質結在光電子器件中的應用 
  10.7.1  單異質結激光器   
  10.7.2  雙異質結激光器  
  10.7.3  大光學腔激光器   
 習題 
 參考資料 
第11章  半導體的熱電性質 
 11.1  熱電效應的一般描述   
  11.1.1  塞?克效應   
  11.1.2  珀耳帖效應   
  11.1.3  湯姆遜效應 
  11.1.4  塞貝克系數(shù)、珀耳帖系數(shù)和湯姆遜系數(shù)間的關系 
 11.2  半導體的溫差電動勢率   
  11.2.1  一種載流子的熱力學溫差電動勢率  
  11.2.2  兩種載流子的熱力學溫差電動勢率
  11.2.3  兩種材料的溫差電動勢率
 11.3  半導體的珀耳帖效應   
 11.4  半導體的湯姆遜效應  
 11.5  半導體的熱導率   
  11.5.1  載流子對熱導率的貢獻 
  11.5.2  聲子對熱導率的貢獻   
 11.6  半導體熱電效應的應用 
 習題   
 參考資料   
第12章  半導體磁和壓阻效應   
 12.1  霍耳效應   
  12.1.1  一種載流子的霍耳效應   
  12.1.2  載流子在電磁場中的運動   
  12.1.3  兩種載流子的霍耳效應  
  12.1.4  霍耳效應的應用   
12.2  磁阻效應 
  12.2.1  物理磁阻效應 
  12.2.2  幾何磁阻效應   
  12.2.3  磁阻效應的應用   
 12.3  磁光效應    
  12.3.1  朗道(Landau)能級   
  12.3.2  帶間磁光吸收 
 12.4  量子化霍耳效應    
 12.5  熱磁效應   
  12.5.1  愛廷豪森效應   
  12.5.2  能斯脫效應 
  12.5.3  里紀?勒杜克效應   
 12.6  光磁電效應   
  12.6.1  光擴散電勢差 
  12.6.2  光磁電效應   
 12.7  壓阻效應   
  12.7.1  壓阻系數(shù) 
  12.7.2  液體靜壓強作用下的效應   
  12.7.3  單軸拉伸或壓縮下的效應 
  12.7.4  壓阻效應的應用   
 習題 
 參考資料   
第13章  非晶態(tài)半導體 
 13.1  非晶態(tài)半導體的結構   
 13.2  非晶態(tài)半導體中的電子態(tài)   
  13.2.1  無序體系中電子態(tài)?定域化
  13.2.2  遷移率邊
  13.2.3  非晶態(tài)半導體的能帶模型 
  13.2.4  非晶態(tài)半導體的化學鍵結構   
 13.3  非晶態(tài)半導體中的缺陷、隙態(tài)與摻雜效應   
  13.3.1  四面體結構非晶態(tài)半導體中的缺陷和隙態(tài) 
  13.3.2  硫系非晶態(tài)半導體的缺陷與缺陷定域態(tài)   
  13.3.3  Ⅳ族元素非晶態(tài)半導體的摻雜效應   
 13.4  非晶態(tài)半導體?的電學性質   
  13.4.1  非晶態(tài)半導體的導電機理 
  13.4.2  非晶態(tài)半導體的漂移遷移率  
  13.4.3  非晶態(tài)半導體的彌散輸運過程  
 13.5  非晶態(tài)半導體中的光學性質   
  13.5.1  非晶態(tài)半導體的光吸收   
  13.5.2  非晶態(tài)半導體的光電導   
 13.6  a?Si∶H的pn結與金—半接觸特性   
 參考資料   
附錄A  常用物理常數(shù)和能量表達變換表   
附錄B  半導體材料物理性質表   
主要參數(shù)符號表 
參考資料