《半導體物理學》是2020年11月1日科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：半導體物理學
- 出版時間：2020年11月
- 出版社：科學出版社
- 頁數：270 頁
- ISBN：9787030665799
- 開本：16 開
- 叢書名： 普通高等教育電子科學與技術類特色專業系列規劃教材
圖書目錄,
內容簡介
《半導體物理學》主要講述半導體物理的基本知識。《半導體物理學》共11章，主要內容包括半導體的概述、晶體結構、半導體中的電子狀態、半導體中載流子的平衡統計分布、半導體的導電性、非平衡載流子、金屬和半導體的接觸、半導體PN結、半導體的表面、半導體的光學與光電性質，以及半導體的其他性質。
目錄
第1章 半導體的概述 1
1.1 元素半導體 1
1.2 化合物半導體 2
1.3 氧化物半導體 4
1.4 有機半導體 5
1.5 磁性半導體 6
1.6 低維半導體 7
1.7 非晶半導體 9
1.8 半導體的套用 10
第2章 晶體結構 12
2.1 晶體結構的周期性 12
2.2 晶體的對稱性 14
2.3 晶列與晶面 15
2.3.1 晶列 15
2.3.2 晶列指數 15
2.3.3 晶面 15
2.4 倒格子 16
2.5 典型晶體結構 18
2.5.1 金剛石結構 18
2.5.2 閃鋅礦結構 19
2.5.3 纖鋅礦結構 19
習題 19
第3章 半導體中的電子狀態 21
3.1 晶體中的能帶 21
3.1.1 能帶的形成 21
3.1.2 晶體中電子的波函式和能量譜值 24
3.2 在外力作用下晶體中電子的運動 33
3.2.1 電子的運動速度 33
3.2.2 在外力作用下電子狀態的變化 35
3.2.3 電子的加速度和有效質量 36
3.3 導帶電子和價帶空穴 37
3.3.1 能帶和部分填充的能帶 38
3.3.2 金屬、半導體和絕緣體的能帶 39
3.3.3 空穴 40
3.4 矽、鍺和砷化鎵的能帶結構 41
3.4.1 矽和鍺的能帶結構 43
3.4.2 砷化鎵的能帶結構 44
3.5 雜質和缺陷能級 45
3.5.1 矽和鍺中的雜質能級 46
3.5.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體中的雜質 48
3.5.3 類氫模型 48
3.5.4 深能級 50
3.5.5 缺陷能級 52
習題 52
第4章 半導體中載流子的平衡統計分布 54
4.1 狀態密度 54
4.1.1 倒空間電子態分布 55
4.1.2 導帶狀態密度 55
4.1.3 價帶狀態密度 56
4.2 費米分布函式與費米能級 57
4.2.1 費米分布函式的適用條件 57
4.2.2 費米分布函式與費米能級 58
4.2.3 費米分布函式的性質 59
4.3 能帶中的電子和空穴濃度 60
4.3.1 導帶電子濃度 60
4.3.2 價帶空穴濃度 62
4.4 本徵半導體的載流子濃度 63
4.4.1 電中性條件 64
4.4.2 本徵費米能級 64
4.4.3 本徵載流子濃度 64
4.5 雜質半導體的載流子濃度 66
4.5.1 電子占據雜質能級的機率 66
4.5.2 N 型半導體載流子濃度 68
4.5.3 P 型半導體載流子濃度 71
4.5.4 飽和電離區的範圍 73
4.5.5 雜質濃度和溫度對載流子濃度的影響 74
4.5.6 雜質補償半導體 75
4.6 簡併半導體 78
4.6.1 載流子濃度 79
4.6.2 發生簡併化的條件 80
習題 81
第5章 半導體的導電性 83
5.1 晶格振動 83
5.1.1 聲學支振動和光學支振動 83
5.1.2 聲子 85
5.2 載流子的散射 85
5.2.1 載流子散射的概念 86
5.2.2 散射機率和弛豫時間 87
5.2.3 散射的物理機構 89
5.3 電導現象 94
5.3.1 遷移率和電導率 94
5.3.2 多能谷的電導率 96
5.3.3 電導率與雜質濃度和溫度的關係 98
5.4 霍爾效應 101
5.4.1 單一載流子類型的霍爾效應 101
5.4.2 電子空穴共存的霍爾效應 104
5.4.3 霍爾係數的修正 107
5.5 強電場效應 108
5.5.1 強電場的載流子漂移 108
5.5.2 耿氏效應 110
習題 112
第6章 非平衡載流子 113
6.1 非平衡載流子的產生和複合 113
6.1.1 非平衡載流子的產生 113
6.1.2 非平衡載流子的複合和壽命 114
6.1.3 準費米能級 116
6.2 連續性方程 118
6.2.1 載流子的流密度和電流密度 118
6.2.2 愛因斯坦關係 119
6.2.3 連續性方程 121
6.2.4 少數載流子的連續性方程 123
6.2.5 電中性條件 124
6.3 非本徵半導體中非平衡少子的擴散和漂移 125
6.3.1 少子的擴散 125
6.3.2 少子的漂移 127
6.3.3 少子的擴散和漂移 127
6.4 少子脈衝的擴散和漂移 130
6.5 近本徵半導體中非平衡載流子的擴散和漂移 132
6.5.1 雙極擴散 133
6.5.2 雙極擴散和漂移 134
6.6 複合機理 135
6.6.1 兩種複合過程 135
6.6.2 引起複合和產生過程的內部作用 136
6.6.3 表面複合 136
6.7 直接輻射複合 138
6.7.1 複合率和產生率 138
6.7.2 淨複合率和壽命 139
6.7.3 複合係數 140
6.8 直接俄歇複合 141
6.8.1 帶間俄歇複合過程 142
6.8.2 非平衡載流子壽命 143
6.9 通過複合中心的複合 144
6.9.1 通過複合中心的複合過程 144
6.9.2 壽命公式 146
6.9.3 壽命隨載流子濃度的變化 148
6.9.4 壽命與複合中心能級位置的關係 149
6.9.5 壽命隨溫度的變化 150
6.9.6 金在矽中的複合作用 151
習題 151
第7章 金屬和半導體的接觸 155
7.1 外電場中的半導體 155
7.2 熱電子功函式 158
7.3 金屬-半導體接觸 160
7.4 肖特基結及其整流現象 164
7.5 肖特基結整流理論 166
7.6 肖特基結的擴散整流 168
7.7 歐姆接觸 170
習題 171
第8章 半導體PN結 172
8.1 平衡PN結 172
8.2 非平衡PN結 177
8.3 窄PN結理論 181
8.4 簡併半導體的PN結，隧道二極體 185
8.5 N+N和P+P結 188
8.6 異質結 190
習題 192
第9章 半導體的表面 194
9.1 表面態 194
9.1.1 理想一維晶體表面模型及其解 194
9.1.2 實際表面 197
9.2 表面電場效應 198
9.2.1 表面空間電荷區 200
9.2.2 表面電勢與能帶彎曲 200
9.2.3 載流子積累、耗盡、反型 203
9.3 MIS結構的電容及C-V特性 210
9.3.1 理想MIS結構的電容及其電容-電壓特性 210
9.3.2 實際MIS結構的電容及其電容-電壓特性 217
9.4 二維電子氣 220
9.4.1 二維電子氣概念簡介 220
9.4.2 MIS 結構中存在的二維電子氣 221
9.4.3 高電子遷移率電晶體中二維電子氣 221
習題 222
第10章 半導體的光學與光電性質 224
10.1 半導體的光學性質 224
10.1.1 折射率和吸收係數 224
10.1.2 反射率和透射率 225
10.1.3 半導體的色散與極化率 227
10.2 半導體的光吸收 232
10.2.1 帶間直接躍遷 234
10.2.2 帶間間接躍遷 235
10.2.3 激子吸收 236
10.2.4 雜質缺陷吸收 237
10.2.5 自由載流子吸收 238
10.3 半導體的光電導 239
10.3.1 附加光電導 239
10.3.2 定態光電導及其弛豫過程 240
10.3.3 陷阱效應及其對光電導影響 243
10.4 半導體的光生伏特效應 246
10.4.1 PN 結的光生伏特效應 246
10.4.2 光電池的電流-電壓特性 247
10.5 半導體的輻射發光 248
10.5.1 半導體的光發射過程 248
10.5.2 發光效率 250
10.5.3 光致發光與電致發光 251
10.5.4 自發輻射與受激輻射 251
習題 252
第11章 半導體的其他性質 254
11.1 半導體的熱電效應 254
11.1.1 澤貝克效應 254
11.1.2 佩爾捷效應 257
11.1.3 湯姆孫效應 258
11.2 半導體的磁學效應 259
11.2.1 磁阻效應 259
11.2.2 磁光效應 260
11.2.3 熱磁效應 261
11.3 半導體的力學效應 263
11.3.1 壓電效應 263
11.3.2 壓阻效應 263
習題 264
附錄 265
附錄1 重要符號表 265
附錄2 物理常數 268
參考文獻 269
圖書目錄
第1章半導體的概述
第2章晶體結構
第3章半導體中的電子狀態
第4章半導體中載流子的平衡統計分布
第5章半導體的導電性
第6章非平衡載流子
第7章金屬和半導體的接觸
第8章半導體PN結
第9章半導體的表面
第10章半導體的光學與光電性質
第11章半導體的其他性質
附錄
參考文獻
