半导体物理学
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广东广州
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作者张宝林,董鑫,李贤斌
出版社科学出版社
ISBN9787030665799
出版时间2020-11
装帧平装
开本16开
定价69元
货号1202178378
上书时间2024-11-24
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目录
章半导体的概述1
1.1元素半导体1
1.2化合物半导体2
1.3氧化物半导体4
1.4有机半导体5
1.5磁性半导体6
1.6低维半导体7
1.7非晶半导体9
1.8半导体的应用10
第2章晶体结构12
2.1晶体结构的周期性12
2.2晶体的对称性14
2.3晶列与晶面15
2.3.1晶列15
2.3.2晶列指数15
2.3.3晶面15
2.4倒格子16
2.5典型晶体结构18
2.5.1金刚石结构18
2.5.2闪锌矿结构19
2.5.3纤锌矿结构19
习题19
第3章半导体中的电子状态21
3.1晶体中的能带21
3.1.1能带的形成21
3.1.2晶体中电子的波函数和能量谱值24
3.2在外力作用下晶体中电子的运动33
3.2.1电子的运动速度33
3.2.2在外力作用下电子状态的变化35
3.2.3电子的加速度和有效质量36
3.3导带电子和价带空穴37
3.3.1能带和部分填充的能带38
3.3.2金属、半导体和绝缘体的能带39
3.3.3空穴40
3.4硅、锗和砷化镓的能带结构41
3.4.1硅和锗的能带结构43
3.4.2砷化镓的能带结构44
3.5杂质和缺陷能级45
3.5.1硅和锗中的杂质能级46
3.5.2Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的杂质48
3.5.3类氢模型48
3.5.4深能级50
3.5.5缺陷能级52
习题52
第4章半导体中载流子的平衡统计分布54
4.1状态密度54
4.1.1倒空间电子态分布55
4.1.2导带状态密度55
4.1.3价带状态密度56
4.2费米分布函数与费米能级57
4.2.1费米分布函数的适用条件57
4.2.2费米分布函数与费米能级58
4.2.3费米分布函数的性质59
4.3能带中的电子和空穴浓度60
4.3.1导带电子浓度60
4.3.2价带空穴浓度62
4.4本征半导体的载流子浓度63
4.4.1电中性条件64
4.4.2本征费米能级64
4.4.3本征载流子浓度64
4.5杂质半导体的载流子浓度66
4.5.1电子占据杂质能级的概率66
4.5.2N型半导体载流子浓度68
4.5.3P型半导体载流子浓度71
4.5.4饱和电离区的范围73
4.5.5杂质浓度和温度对载流子浓度的影响74
4.5.6杂质补偿半导体75
4.6简并半导体78
4.6.1载流子浓度79
4.6.2发生简并化的条件80
习题81
第5章半导体的导电性83
5.1晶格振动83
5.1.1声学支振动和光学支振动83
5.1.2声子85
5.2载流子的散射85
5.2.1载流子散射的概念86
5.2.2散射概率和弛豫时间87
5.2.3散射的物理机构89
5.3电导现象94
5.3.1迁移率和电导率94
5.3.2多能谷的电导率96
5.3.3电导率与杂质浓度和温度的关系98
5.4霍尔效应101
5.4.1单一载流子类型的霍尔效应101
5.4.2电子空穴共存的霍尔效应104
5.4.3霍尔系数的修正107
5.5强电场效应108
5.5.1强电场的载流子漂移108
5.5.2耿氏效应110
习题112
第6章非平衡载流子113
6.1非平衡载流子的产生和复合113
6.1.1非平衡载流子的产生113
6.1.2非平衡载流子的复合和寿命114
6.1.3准费米能级116
6.2连续性方程118
6.2.1载流子的流密度和电流密度118
6.2.2爱因斯坦关系119
6.2.3连续性方程121
6.2.4少数载流子的连续性方程123
6.2.5电中性条件124
6.3非本征半导体中非平衡少子的扩散和漂移125
6.3.1少子的扩散125
6.3.2少子的漂移127
6.3.3少子的扩散和漂移127
6.4少子脉冲的扩散和漂移130
6.5近本征半导体中非平衡载流子的扩散和漂移132
6.5.1双极扩散133
6.5.2双极扩散和漂移134
6.6复合机理135
6.6.1两种复合过程135
6.6.2引起复合和产生过程的内部作用136
6.6.3表面复合136
6.7直接辐射复合138
6.7.1复合率和产生率138
6.7.2净复合率和寿命139
6.7.3复合系数140
6.8直接俄歇复合141
6.8.1带间俄歇复合过程142
6.8.2非平衡载流子寿命143
6.9通过复合中心的复合144
6.9.1通过复合中心的复合过程144
6.9.2寿命公式146
6.9.3寿命随载流子浓度的变化148
6.9.4寿命与复合中心能级位置的关系149
6.9.5寿命随温度的变化150
6.9.6金在硅中的复合作用151
习题151
第7章金属和半导体的接触155
7.1外电场中的半导体155
7.2热电子功函数158
7.3金属-半导体接触160
7.4肖特基结及其整流现象164
7.5肖特基结整流理论166
7.6肖特基结的扩散整流168
7.7欧姆接触170
习题171
第8章半导体PN结172
8.1平衡PN结172
8.2非平衡PN结177
8.3窄PN结理论181
8.4简并半导体的PN结，隧道二极管185
8.5N+N和P+P结188
8.6异质结190
习题192
第9章半导体的表面194
9.1表面态194
9.1.1理想一维晶体表面模型及其解194
9.1.2实际表面197
9.2表面电场效应198
9.2.1表面空间电荷区200
9.2.2表面电势与能带弯曲200
9.2.3载流子积累、耗尽、反型203
9.3MIS结构的电容及C-V特性210
9.3.1理想MIS结构的电容及其电容-电压特性210
9.3.2实际MIS结构的电容及其电容-电压特性217
9.4二维电子气220
9.4.1二维电子气概念简介220
9.4.2MIS结构中存在的二维电子气221
9.4.3高电子迁移率晶体管中二维电子气221
习题222
0章半导体的光学与光电性质224
10.1半导体的光学性质224
10.1.1折射率和吸收系数224
10.1.2反射率和透射率225
10.1.3半导体的色散与极化率227
10.2半导体的光吸收232
10.2.1带间直接跃迁234
10.2.2带间间接跃迁235
10.2.3激子吸收236
10.2.4杂质缺陷吸收237
10.2.5自由载流子吸收238
10.3半导体的光电导239
10.3.1附加光电导239
10.3.2定态光电导及其弛豫过程240
10.3.3陷阱效应及其对光电导影响243
10.4半导体的光生伏特效应246
10.4.1PN结的光生伏特效应246
10.4.2光电池的电流-电压特性247
10.5半导体的辐射发光248
10.5.1半导体的光发射过程248
10.5.2发光效率250
10.5.3光致发光与电致发光251
10.5.4自发辐射与受激辐射251
习题252
1章半导体的其他性质254
11.1半导体的热电效应254
11.1.1泽贝克效应254
11.1.2佩尔捷效应257
11.1.3汤姆孙效应258
11.2半导体的磁学效应259
11.2.1磁阻效应259
11.2.2磁光效应260
11.2.3热磁效应261
11.3半导体的力学效应263
11.3.1压电效应263
11.3.2压阻效应263
习题264
附录265
附录1重要符号表265
附录2物理常数268
参考文献269
内容摘要
本书主要讲述半导体物理的基本知识。全书共11章，主要内容包括半导体的概述、晶体结构、半导体中的电子状态、半导体中载流子的平衡统计分布、半导体的导电性、非平衡载流子、金属和半导体的接触、半导体PN结、半导体的表面、半导体的光学与光电性质，以及半导体的其他性质。本书可以作为电子科学与技术、物理学、材料物理等专业的本科生和研究生学习半导体物理的教材或参考书，也可作为相关研究领域的科研人员的参考书。
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