半導體物理學簡明教程

前言
緒論
第1章　半導體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)
1.1　半導體的原子結(jié)合與晶體結(jié)構(gòu)
1.1.1　元素的電負性與原子的結(jié)合力
1.1.2　共價結(jié)合與正四面體結(jié)構(gòu)
1.1.3　主要半導體的晶體結(jié)構(gòu)
1.2　半導體的電子狀態(tài)和能帶
1.2.1　能級與能帶
1.2.2　零勢場與周期勢場中的電子狀態(tài)
1.2.3　能帶的填充與晶體的導電性及空穴的概念
1.3　半導體中載流子的有效質(zhì)量
1.3.1　能帶極值附近的E（k）函數(shù)
1.3.2　電子和空穴的有效質(zhì)量
1.3.3　各向異性半導體中載流子的有效質(zhì)量
1.4　半導體中的雜質(zhì)和缺陷能級
1.4.1　雜質(zhì)的施、受主作用及其能級
1.4.2　深能級雜質(zhì)
1.4.3　缺陷的施、受主作用及其能級
1.5　典型半導體的能帶結(jié)構(gòu)
1.5.1　能帶結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容及其表征
1.5.2　主要半導體的能帶結(jié)構(gòu)
1.6　半導體能帶工程概要
1.6.1　半導體固溶體
1.6.2　利用固溶體技術(shù)剪裁能帶結(jié)構(gòu)
1.6.3　能帶結(jié)構(gòu)的量子尺寸效應
習題
第2章　半導體中的載流子及其輸運性質(zhì)
2.1　載流子的漂移運動與半導體的電導率
2.1.1　歐姆定律的微分形式
2.1.2　半導體的電導率
2.2　熱平衡狀態(tài)下的載流子統(tǒng)計
2.2.1　熱平衡狀態(tài)下的電子和空穴
2.2.2　費米分布函數(shù)與費米能級
2.2.3　費米分布函數(shù)與玻耳茲曼分布函數(shù)
2.2.4　非簡并半導體的載流子密度
2.2.5　本征半導體的載流子密度
2.3　載流子密度對雜質(zhì)和溫度的依賴性
2.3.1　雜質(zhì)電離度
2.3.2　非簡并半導體載流子密度隨溫度的變化
2.3.3　簡并半導體
2.4　載流子遷移率
2.4.1　恒定電場下載流子漂移運動的微觀描述
2.4.2　決定載流子遷移率的物理因素
2.4.3　有效質(zhì)量各向異性時的載流子遷移率
2.5　載流子散射及其對遷移率的影響
2.5.1　散射的物理本質(zhì)
2.5.2　電離雜質(zhì)散射及其對遷移率的影響
2.5.3　晶格振動散射及其對遷移率的影響
2.5.4　其他散射機構(gòu)
2.6　半導體的電阻率及其與摻雜濃度和溫度的關系
2.6.1　半導體的電阻率
2.6.2　電阻率與摻雜濃度的關系
2.6.3　電阻率與溫度的關系
2.7　強電場中的載流子輸運
2.7.1　強電場效應
2.7.2　熱電子與速度飽和
2.7.3　負微分遷移率
2.7.4　耿氏效應及其應用
2.7.5　強電場下的速度過沖和準彈道輸運
2.8　電導統(tǒng)計理論
2.8.1　電導問題簡單分析的局限性
2.8.2　玻耳茲曼輸運方程
2.8.3　弛豫時間近似下的玻耳茲曼輸運方程及其解
2.8.4　考慮速度分布的電導率和遷移率
2.9　霍爾效應
2.9.1　霍爾效應原理
2.9.2　霍爾遷移率
2.9.3　霍爾系數(shù)
2.10　半導體的熱導率
2.10.1　熱導率的定義
2.10.2　半導體中的導熱機構(gòu)
2.10.3　維德曼-弗蘭茨定律
習題
第3章　非熱平衡狀態(tài)下的半導體
3.1　半導體的非熱平衡狀態(tài)
3.1.1　額外載流子的產(chǎn)生與復合
3.1.2　額外載流子的壽命
3.1.3　準費米能級
3.2　復合理論
3.2.1　直接輻射復合
3.2.2　通過單一復合中心的間接復合
3.2.3　表面復合
3.2.4　俄歇復合
3.2.5　陷阱效應及其對復合的影響
3.3　額外載流子的運動
3.3.1　額外載流子的擴散與擴散方程
3.3.2　擴散方程在不同邊界條件下的解
3.3.3　電場中的額外載流子運動
3.3.4　愛因斯坦關系
3.4　電流連續(xù)性方程及其應用
3.4.1　電流連續(xù)性方程
3.4.2　穩(wěn)態(tài)電流連續(xù)性方程及其解
3.4.3　連續(xù)性方程的應用
3.5　半導體的光吸收
3.5.1　吸收系數(shù)及相關光學常數(shù)
3.5.2　半導體的本征吸收
3.5.3　其他吸收過程
3.6　半導體的光電導和光致發(fā)光
3.6.1　半導體的光電導
3.6.2　半導體的光致發(fā)光
習題
第4章　PN結(jié)
4.1　PN結(jié)的形成及其平衡態(tài)
4.1.1　PN結(jié)的形成及其雜質(zhì)分布
4.1.2　熱平衡狀態(tài)下的PN結(jié)
4.2　PN結(jié)的伏安特性
4.2.1　廣義歐姆定律
4.2.2　理想狀態(tài)下的PN結(jié)伏安特性方
4.2.　3PN結(jié)伏安特性對理想方程的偏離
4.3　PN結(jié)電容
4.3.1　PN結(jié)勢壘區(qū)的電場及電勢分布
4.3.2　勢壘電容
4.3.3　擴散電容
4.3.　4用電容-電壓法測量半導體的雜質(zhì)濃度
4.4　PN結(jié)擊穿
4.4.1　雪崩擊穿
4.4.2　隧道擊穿
4.4.3　熱電擊穿
4.5　PN結(jié)的光伏效應
4.5.1　光生電動勢原理
4.5.2　光照PN結(jié)的電流-電壓方程
4.5.3　光照PN結(jié)的特征參數(shù)
4.6　PN結(jié)發(fā)光
4.6.1　發(fā)光原理
4.6.2　半導體激光器原理
習題
第5章　金屬-半導體接觸
5.1　金屬-半導體接觸及其平衡狀態(tài)
5.1.1　金屬和半導體的功函數(shù)
5.1.2　有功函數(shù)差的金屬-半導體接觸
5.1.3　表面態(tài)對接觸電勢差的影響
5.1.4　歐姆接觸
5.2　金屬-半導體接觸的非平衡狀態(tài)
5.2.1　不同偏置狀態(tài)下的肖特基勢壘
5.2.2　正偏肖特基勢壘區(qū)中的費米能級
5.2.3　厚勢壘金屬-半導體接觸的伏安特性
5.2.4　薄勢壘金屬-半導體接觸的伏安特性
5.2.5　金屬-半導體接觸的少子注入問題
5.2.6　非平衡態(tài)肖特基勢壘接觸的特點及其應用
習題
第6章　異質(zhì)結(jié)和納米結(jié)構(gòu)
6.1　異質(zhì)結(jié)的構(gòu)成及其能帶
6.1.1　異質(zhì)結(jié)的構(gòu)成與類型
6.1.2　理想異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)
6.1.3　界面態(tài)對異質(zhì)結(jié)能帶結(jié)構(gòu)的影響
6.2　異質(zhì)結(jié)特性及其應用
6.2.1　伏安特性
6.2.2　注入特性
6.2.3　光伏特性
6.2.4　異質(zhì)結(jié)的應用
6.3　半導體量子阱和超晶格
6.3.1　量子阱和超晶格的結(jié)構(gòu)與種類
6.3.2　量子阱和超晶格中的電子狀態(tài)
6.3.3　量子阱效應和超晶格效應
習題
第7章　半導體表面與MIS結(jié)構(gòu)
7.1　半導體表面與表面態(tài)
7.1.1　理想晶體表面模型及其解
7.1.2　實際半導體表面
7.1.3　Si-SiO2系統(tǒng)的性質(zhì)及其優(yōu)化處理
7.2　表面電場效應與MIS結(jié)構(gòu)
7.2.1　表面電場的產(chǎn)生與應用
7.2.2　理想MIS結(jié)構(gòu)及其表面電場效應
7.2.3　理想MIS結(jié)構(gòu)的空間電荷層與表面勢
7.3　MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性
7.3.1　理想MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性
7.3.2　實際MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性
7.4　表面電導與表面遷移率
7.4.1　表面電導
7.4.2　表面散射與表面載流子的有效遷移率
7.4.3　影響表面遷移率的主要因素
7.4.4　表面遷移率模型與載流子的表面飽和漂移速度
習題2
第8章　其他半導體效應
8.1　熱電效應
8.1.1　塞貝克效應
8.1.2　珀耳帖效應
8.1.3　湯姆遜效應
8.1.4　塞貝克系數(shù)、珀耳帖系數(shù)和湯姆遜系數(shù)間的關系
8.2　磁阻與壓阻效應
8.2.1　磁阻效應
8.2.2　壓阻效應
習題2
參考文獻2