半導體物理學（第7版）

目 錄

第1章 半導體中的電子狀態(tài)
1.1 半導體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)
1.1.1 金剛石型結(jié)構(gòu)和共價鍵
1.1.2 閃鋅礦型結(jié)構(gòu)和混合鍵
1.1.3 纖鋅礦型結(jié)構(gòu) 3
1.2 半導體中的電子狀態(tài)和能帶 4
1.2.1 原子的能級和晶體的能帶 4
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 半導體中電子的運動 有效質(zhì)量
1.3.1 半導體中 E(k)與k 的關(guān)系［3］
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(zhì)量的意義
1.4 本征半導體的導電機構(gòu)空穴 ［3］
1.5 回旋共振［4］
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(jié)構(gòu)
1.6.1 硅和鍺的導帶結(jié)構(gòu)
1.6.2 硅和鍺的價帶結(jié)構(gòu)
1.7 ⅢⅤ族化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu) ［7］
1.7.1 銻化銦的能帶結(jié)構(gòu)
1.7.2 砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu) ［8］
1.7.3 磷化鎵和磷化銦的能帶結(jié)構(gòu)
1.7.4 混合晶體的能帶結(jié)構(gòu)
★1.8 ⅡⅥ族化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu)
★1.8.1 二元化合物的能帶結(jié)構(gòu)
★1.8.2 混合晶體的能帶結(jié)構(gòu)
★1.9 Si 1- x Ge x 合金的能帶
★1.10 寬禁帶半導體材料
★1.10.1 GaN、AlN的晶格結(jié)構(gòu)和能帶 ［18］
★1.10.2 SiC的晶格結(jié)構(gòu)與能帶
習題
參考資料
第2章 半導體中雜質(zhì)和缺陷能級
2.1 硅、鍺晶體中的雜質(zhì)能級
2.1.1 替位式雜質(zhì) 間隙式雜質(zhì)
2.1.2 施主雜質(zhì)、施主能級
2.1.3 受主雜質(zhì)、受主能級 39
2.1.4 淺能級雜質(zhì)電離能的簡單計算 ［２，３］
2.1.5 雜質(zhì)的補償作用
2.1.6 深能級雜質(zhì)
2.2 ⅢⅤ族化合物中的雜質(zhì)能級
★2.3 氮化鎵、氮化鋁、碳化硅中的雜質(zhì)能級 0 2.4 缺陷、位錯能級
2.4.1 點缺陷
2.4.2 位錯 3
習題
參考資料 5
第3章 半導體中載流子的統(tǒng)計分布
3.1 狀態(tài)密度 ［1，2］
3.1.1 k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 玻耳茲曼分布函數(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n ０p ０
3.3 本征半導體的載流子濃度
3.4 雜質(zhì)半導體的載流子濃度
3.4.1 雜質(zhì)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 ［2，5］
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(zhì)能級的概率
［2，6，7］
3.7.1 電子占據(jù)雜質(zhì)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(gòu) ［1］
4.3 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系
4.3.1 平均自由時間和散射概率的關(guān)系
4.3.2 電導率、遷移率與平均自由時間的關(guān)系
4.3.3 遷移率與雜質(zhì)和溫度的關(guān)系
4.4 電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系
4.4.1 電阻率和雜質(zhì)濃度的關(guān)系
4.4.2 電阻率隨溫度的變化
★4.5 玻耳茲曼方程 ［１１］ 、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 ［１２］ 、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(guān)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(guān)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(jié)
6.1 pn結(jié)及其能帶圖
6.1.1 pn結(jié)的形成和雜質(zhì)分布 ［１～３］
6.1.2 空間電荷區(qū)
6.1.3 pn結(jié)能帶圖
6.1.4 pn結(jié)接觸電勢差
6.1.5 pn結(jié)的載流子分布
6.2 pn結(jié)電流電壓特性
6.2.1 非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)
6.2.2 理想pn結(jié)模型及其電流電壓方程 ［４］
6.2.3 影響pn結(jié)電流電壓特性偏離理想方程的各種因素 ［1，2，5］
6.3 pn結(jié)電容 ［1，2，6］
6.3.1 pn結(jié)電容的來源
6.3.2 突變結(jié)的勢壘電容
6.3.3 線性緩變結(jié)的勢壘電容
6.3.4 擴散電容
6.4 pn結(jié)擊穿 ［1，2，8，9］
6.4.1 雪崩擊穿
6.4.2 隧道擊穿(齊納擊穿) ［１0］
6.4.3 熱電擊穿
6.5 pn結(jié)隧道效應 ［1，10］
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
習題
參考資料
第8章 半導體表面與MIS結(jié)構(gòu)
8.1 表面態(tài)
8.2 表面電場效應 ［5，6］
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(jié)構(gòu)的CV特性
8.3.1 理想MIS結(jié)構(gòu)的CV特性 ［5，7］
8.3.2 金屬與半導體功函數(shù)差對MIS結(jié)構(gòu)CV特性的影響 ［5］
8.3.3 絕緣層中電荷對MIS結(jié)構(gòu)CV特性的影響 ［7］
8.4 硅—二氧化硅系統(tǒng)的性質(zhì) ［7］
8.4.1 二氧化硅中的可動離子 ［8］
8.4.2 二氧化硅層中的固定表面電荷 ［7］
8.4.3 在硅—二氧化硅界面處的快界面態(tài) ［5］
8.4.4 二氧化硅中的陷阱電荷 ［7］
8.5 表面電導及遷移率
8.5.1 表面電導 ［1］
8.5.2 表面載流子的有效遷移率
★8.6 表面電場對pn結(jié)特性的影響 ［7］
★8.6.1 表面電場作用下pn結(jié)的能帶圖
★8.6.2 表面電場作用下pn結(jié)的反向電流
★8.6.3 表面電場對pn結(jié)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(zhì)結(jié)構(gòu)
9.1 半導體異質(zhì)結(jié)及其能帶圖 ［7～9］
9.1.1 半導體異質(zhì)結(jié)的能帶圖
9.1.2 突變反型異質(zhì)結(jié)的接觸電勢差及勢壘區(qū)寬度
9.1.3 突變反型異質(zhì)結(jié)的勢壘電容 ［4～8］
9.1.4 突變同型異質(zhì)結(jié)的若干公式
9.2 半導體異質(zhì)pn結(jié)的電流電壓特性及注入特性
9.2.1 突變異質(zhì)pn結(jié)的電流—電壓特性 ［7，17］
9.2.2 異質(zhì)pn結(jié)的注入特性 ［17］
9.3 半導體異質(zhì)結(jié)量子阱結(jié)構(gòu)及其電子能態(tài)與特性
9.3.1 半導體調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面量子阱
9.3.2 雙異質(zhì)結(jié)間的單量子阱結(jié)構(gòu)
9.3.3 雙勢壘單量子阱結(jié)構(gòu)及共振隧穿效應 ［25］
★9.4 半導體應變異質(zhì)結(jié)構(gòu)
★9.4.1 應變異質(zhì)結(jié)
★9.4.2 應變異