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内容简介

　　本书以正确阐述物理概念为主，辅以必要的数学推导，理论分析有一定深度，但又不是把基本物理概念淹没在繁琐的数学运算中，使读者通过学习，达到对半导体中的各种基本物理现象有一全面正确的概念，建立起清晰的半导体物理图像，为后续课程的学习，研究工作的开展，理解各种半导体器件，集成电路的工作机理打下良好的基础。

作者简介

　　西安交通大学电子与信息工程学院微电子学系教授﹑博士生导师，一直从事教学及科研工作。对本科生讲授过《普通物理学》﹑《原子物理学》﹑《固体物理学》 ﹑《半导体物理学》，《半导体物理与器件》﹑《半导体器件工艺》﹑《半导体物理与工艺实验》。对硕士生讲授过《太阳电池物理》﹑《半导体集成光学》。对博士生讲授过《半导体光电子学和光集成》等课程。

章节目录

目 录

第1章半导体中的电子状态

1.1半导体的晶格结构和结合性质

1.1.1金刚石型结构和共价键

1.1.2闪锌矿型结构和混合键

1.1.3纤锌矿型结构 3

1.2半导体中的电子状态和能带 4

1.2.1原子的能级和晶体的能带 4

1.2.2半导体中电子的状态和能带

1.2.3导体、半导体、绝缘体的能带

1.3半导体中电子的运动有效质量

1.3.1半导体中 E(k)与k 的关系［3］

1.3.2半导体中电子的平均速度

1.3.3半导体中电子的加速度

1.3.4有效质量的意义

1.4本征半导体的导电机构空穴［3］

1.5回旋共振［4］

1.5.1 k 空间等能面

1.5.2回旋共振

1.6硅和锗的能带结构

1.6.1硅和锗的导带结构

1.6.2硅和锗的价带结构

1.7ⅢⅤ族化合物半导体的能带结构 ［7］

1.7.1锑化铟的能带结构

1.7.2砷化镓的能带结构［8］

1.7.3磷化镓和磷化铟的能带结构

1.7.4混合晶体的能带结构

1.8ⅡⅥ族化合物半导体的能带结构

1.8.1二元化合物的能带结构

1.8.2混合晶体的能带结构

1.9 Si1- xGex 合金的能带

1.10宽禁带半导体材料

1.10.1GaN、AlN的晶格结构和能带［18］

1.10.2SiC的晶格结构与能带

习题

参考资料

第2章半导体中杂质和缺陷能级

2.1硅、锗晶体中的杂质能级

2.1.1替位式杂质间隙式杂质

2.1.2施主杂质、施主能级

2.1.3受主杂质、受主能级 39

2.1.4浅能级杂质电离能的简单计算［２，３］

2.1.5杂质的补偿作用

2.1.6深能级杂质

2.2ⅢⅤ族化合物中的杂质能级

2.3氮化镓、氮化铝、碳化硅中的杂质能级 02.4缺陷、位错能级

2.4.1点缺陷

2.4.2位错 3

习题

参考资料 5

第3章半导体中载流子的统计分布

3.1状态密度［1，2］

3.1.1k空间中量子态的分布

3.1.2状态密度

3.2费米能级和载流子的统计分布

3.2.1费米分布函数

3.2.2玻耳兹曼分布函数

3.2.3导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度

3.2.4载流子浓度乘积n ０p ０

3.3本征半导体的载流子浓度

3.4杂质半导体的载流子浓度

3.4.1杂质能级上的电子和空穴

3.4.2n型半导体的载流子浓度

3.5一般情况下的载流子统计分布

3.6简并半导体［2，5］

3.6.1简并半导体的载流子浓度

3.6.2简并化条件

3.6.3低温载流子冻析效应

3.6.4禁带变窄效应

3.7电子占据杂质能级的概率

［2，6，7］

3.7.1电子占据杂质能级概率的讨论

3.7.2求解统计分布函数

习题

参考资料

第4章半导体的导电性

4.1载流子的漂移运动和迁移率

4.1.1欧姆定律

4.1.2漂移速度和迁移率

4.1.3半导体的电导率和迁移率

4.2载流子的散射

4.2.1载流子散射的概念

4.2.2半导体的主要散射机构［1］

4.3迁移率与杂质浓度和温度的关系

4.3.1平均自由时间和散射概率的关系

4.3.2电导率、迁移率与平均自由时间的关系

4.3.3迁移率与杂质和温度的关系

4.4电阻率及其与杂质浓度和温度的关系

4.4.1电阻率和杂质浓度的关系

4.4.2电阻率随温度的变化

4.5玻耳兹曼方程［１１］ 、电导率的统计理论

4.5.1玻耳兹曼方程

4.5.2弛豫时间近似

4.5.3弱电场近似下玻耳兹曼方程的解

4.5.4球形等能面半导体的电导率

4.6强电场下的效应［１２］ 、热载流子

4.6.1欧姆定律的偏离

4.6.2平均漂移速度与电场强度的关系

4.7多能谷散射、耿氏效应

4.7.1多能谷散射、体内负微分电导

4.7.2高场畴区及耿氏振荡

习题

参考资料

第5章非平衡载流子

5.1非平衡载流子的注入与复合

5.2非平衡载流子的寿命

5.3准费米能级

5.4复合理论

5.4.1直接复合

5.4.2间接复合

5.4.3表面复合

5.4.4俄歇复合

5.5陷阱效应

5.6载流子的扩散运动

5.7载流子的漂移扩散，爱因斯坦关系式

5.8连续性方程式

5.9硅的少数载流子寿命与扩散长度

参考资料

第6章pn结

6.1pn结及其能带图

6.1.1pn结的形成和杂质分布［１～３］

6.1.2空间电荷区

6.1.3pn结能带图

6.1.4pn结接触电势差

6.1.5pn结的载流子分布

6.2pn结电流电压特性

6.2.1非平衡状态下的pn结

6.2.2理想pn结模型及其电流电压方程［４］

6.2.3影响pn结电流电压特性偏离理想方程的各种因素［1，2，5］

6.3pn结电容［1，2，6］

6.3.1pn结电容的来源

6.3.2突变结的势垒电容

6.3.3线性缓变结的势垒电容

6.3.4扩散电容

6.4pn结击穿［1，2，8，9］

6.4.1雪崩击穿

6.4.2隧道击穿(齐纳击穿)［１0］

6.4.3热电击穿

6.5pn结隧道效应［1，10］

习题

参考资料

第7章金属和半导体的接触

7.1金属半导体接触及其能级图

7.1.1金属和半导体的功函数

7.1.2接触电势差

7.1.3表面态对接触势垒的影响

7.2金属半导体接触整流理论

7.2.1扩散理论

7.2.2热电子发射理论

7.2.3镜像力和隧道效应的影响

7.2.4肖特基势垒二极管

7.3少数载流子的注入和欧姆接触

7.3.1少数载流子的注入

7.3.2欧姆接触

习题

参考资料

第8章半导体表面与MIS结构

8.1表面态

8.2表面电场效应［5，6］

8.2.1空间电荷层及表面势

8.2.2表面空间电荷层的电场、电势和电容

8.3MIS结构的CV特性

8.3.1理想MIS结构的CV特性［5，7］

8.3.2金属与半导体功函数差对MIS结构CV特性的影响［5］

8.3.3绝缘层中电荷对MIS结构CV特性的影响［7］

8.4硅—二氧化硅系统的性质［7］

8.4.1二氧化硅中的可动离子［8］

8.4.2二氧化硅层中的固定表面电荷［7］

8.4.3在硅—二氧化硅界面处的快界面态［5］

8.4.4二氧化硅中的陷阱电荷［7］

8.5表面电导及迁移率

8.5.1表面电导［1］

8.5.2表面载流子的有效迁移率

8.6表面电场对pn结特性的影响［7］

8.6.1表面电场作用下pn结的能带图

8.6.2表面电场作用下pn结的反向电流

8.6.3表面电场对pn结击穿特性的影响

8.6.4表面纯化

习题

参考资料

第9章半导体异质结构

9.1半导体异质结及其能带图［7～9］

9.1.1半导体异质结的能带图

9.1.2突变反型异质结的接触电势差及势垒区宽度

9.1.3突变反型异质结的势垒电容［4～8］

9.1.4突变同型异质结的若干公式

9.2半导体异质pn结的电流电压特性及注入特性

9.2.1突变异质pn结的电流—电压特性［7，17］

9.2.2异质pn结的注入特性［17］

9.3半导体异质结量子阱结构及其电子能态与特性

9.3.1半导体调制掺杂异质结构界面量子阱

9.3.2双异质结间的单量子阱结构

9.3.3双势垒单量子阱结构及共振隧穿效应［25］

9.4半导体应变异质结构

9.4.1应变异质结

9.4.2应变异

电子工业出版社 半导体物理学是2017年由电子工业出版社出版,作者刘恩科。

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