半導體物理學

出版社: 電子工業出版社; 第1版 (2011年3月1日) 、

叢書名: 普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，電子科學與技術類專業精品教材

平裝: 395頁

正文語種: 簡體中文

開本: 16

ISBN: 7121129906, 9787121129902

條形碼: 9787121129902

商品尺寸: 25.8 x 18.2 x 1.8 cm

商品重量: 599 g

ASIN: B004TMH3KK

《半導體物理學(第7版)》較全面地論述了半導體物理的基礎知識。全書共13章，主要內容為：半導體的晶格結構和電子狀態；雜質和缺陷能級；載流子的統計分佈；載流子的散射及電導問題；非平衡載流子的產生、複合及其運動規律；pn結；金屬和半導體的接觸；半導體表面及MIS結構；半導體異質結構；半導體的光、熱、磁、壓阻等物理現象和非晶態半導體。

《半導體物理學(第7版)》可作為高等學校電子科學與技術類微電子技術、半導體器件，以及集成電路設計等專業學生的教材，也可供從事相關專業的科技人員參考。

《半導體物理學(第7版)》：普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，電子科學與技術類專業精品教材。

第1章 半導體中的電子狀態

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 3

1.2 半導體中的電子狀態和能帶 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 有效質量

1.3.1 半導體中 E(k)與k 的關係[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 有效質量的意義

1.4 本徵半導體的導電機構空穴 [3]

1.5 迴旋共振[4]

1.5.1 k 空間等能面

1.5.2 迴旋共振

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 [7]

1.7.1 銻化銦的能帶結構

1.7.2 砷化鎵的能帶結構 [8]

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 二元化合物的能帶結構

★1.8.2 混合晶體的能帶結構

★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的晶格結構和能帶 [18]

★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 39

2.1.4 淺能級雜質電離能的簡單計算 [2，3]

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 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計分佈

3.1 狀態密度 [1，2]

3.1.1 k空間中量子態的分佈

3.1.2 狀態密度

3.2 費米能級和載流子的統計分佈

3.2.1 費米分佈函數

3.2.2 玻耳茲曼分佈函數

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 本徵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計分佈

3.6 簡併半導體 [2，5]

3.6.1 簡併半導體的載流子濃度

3.6.2 簡併化條件

3.6.3 低溫載流子凍析效應

3.6.4 禁帶變窄效應

3.7 電子佔據雜質能級的概率

[2，6，7]

3.7.1 電子佔據雜質能級概率的討論

3.7.2 求解統計分佈函數

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 [1]

4.3 遷移率與雜質濃度和溫度的關係

4.3.1 平均自由時間和散射概率的關係

4.3.2 電導率、遷移率與平均自由時間的關係

4.3.3 遷移率與雜質和溫度的關係

4.4 電阻率及其與雜質濃度和溫度的關係

4.4.1 電阻率和雜質濃度的關係

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係

★4.7 多能谷散射、耿氏效應

★4.7.1 多能谷散射、體內負微分電導

★4.7.2 高場疇區及耿氏振蕩

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複合

5.2 非平衡載流子的壽命

5.3 准費米能級

5.4 複合理論

5.4.1 直接複合

5.4.2 間接複合

5.4.3 表面複合

5.4.4 俄歇複合

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，愛因斯坦關係式

5.8 連續性方程式

5.9 硅的少數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結的形成和雜質分佈 [1～3]

6.1.2 空間電荷區

6.1.3 pn結能帶圖

6.1.4 pn結接觸電勢差

6.1.5 pn結的載流子分佈

6.2 pn結電流電壓特性

6.2.1 非平衡狀態下的pn結

6.2.2 理想pn結模型及其電流電壓方程 [4]

6.2.3 影響pn結電流電壓特性偏離理想方程的各種因素 [1，2，5]

6.3 pn結電容 [1，2，6]

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 [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結隧道效應 [1，10]

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

7.1.2 接觸電勢差

7.1.3 表面態對接觸勢壘的影響

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 肖特基勢壘二極體

7.3 少數載流子的注入和歐姆接觸

7.3.1 少數載流子的注入

7.3.2 歐姆接觸

習題

參考資料

第8章 半導體表面與MIS結構

8.1 表面態

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結構的CV特性

8.3.1 理想MIS結構的CV特性 [5，7]

8.3.2 金屬與半導體功函數差對MIS結構CV特性的影響 [5]

8.3.3 絕緣層中電荷對MIS結構CV特性的影響 [7]

8.4 硅—二氧化硅系統的性質 [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 [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結特性的影響 [7]

★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 半導體異質結及其能帶圖 [7～9]

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寬度

9.1.3 突變反型異質結的勢壘電容 [4～8]

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 [7，17]

9.2.2 異質pn結的注入特性 [17]

9.3 半導體異質結量子阱結構及其電子能態與特性

9.3.1 半導體調製摻雜異質結構界面量子阱

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 [25]

★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 Al x Ga 1- x N/GaN異質結構中二維電子氣的形成

★9.5.3 In x Ga 1- x N/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光現象

10.1 半導體的光學常數

10.1.1 折射率和吸收係數

10.1.2 反射係數和透射係數

10.2 半導體的光吸收 [1，2]

10.2.1 本徵吸收

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 [6，7]

10.3.1 附加電導率

10.3.2 定態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 複合和陷阱效應對光電導的影響

10.3.5 本徵光電導的光譜分佈

10.3.6 雜質光電導

10.4 半導體的光生伏特效應 [8]

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 半導體發光 [9，10]

10.5.1 輻射躍遷

10.5.2 發光效率

10.5.3 電致發光激發機構

10.6 半導體激光 [11～14]

10.6.1 自發輻射和受激輻射

10.6.2 分佈反轉

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 塞貝克效應

11.1.2 珀耳帖效應

11.1.3 湯姆遜效應

11.1.4 塞貝克係數、珀耳帖係數和湯姆遜係數間的關係

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度電動勢率

11.2.2 兩種載流子的熱力學溫度電動勢率

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 [1]

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 [8，9，10]

★12.3 磁光效應

★12.3.1 朗道(Landau)能級 [11]

★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 [15]

12.7 壓阻效應

12.7.1 壓阻係數

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 非晶態半導體

13.1 非晶態半導體的結構

13.2 非晶態半導體中的電子態 [3]

13.2.1 無序體系中電子態的定域化

13.2.2 遷移率邊

13.2.3 非晶態半導體的能帶模型

13.2.4 非晶態半導體的化學鍵結構

13.3 非晶態半導體中的缺陷、隙態與摻雜效應

13.3.1 四面體結構非晶態半導體中的缺陷和隙態

13.3.2 硫系非晶態半導體的缺陷與缺陷定域態

13.3.3 Ⅳ族元素非晶態半導體的摻雜效應

13.4 非晶態半導體中的電學性質

13.4.1 非晶態半導體的導電機理

13.4.2 非晶態半導體的漂移遷移率

13.4.3 非晶態半導體的彌散輸運過程

13.5 非晶態半導體中的光學性質

13.5.1 非晶態半導體的光吸收

13.5.2 非晶態半導體的光電導

13.6 aSi∶H的pn結與金—半接觸特性

參考資料

附錄A 常用物理常數和能量表達變換表

附錄B 半導體材料物理性質表

附錄C 主要參數符號表

參考文獻