半导体物理学简明教程 第2版 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

编者根据使用情况和评审意见对原书作了适当修改，力图以简明扼要的方式全面、准确介绍半导体物理学的基础知识及其新进展，内容包括半导体的物质结构和能带结构、杂质和缺陷、载流子的统计分布及其运动规律、非热平衡态半导体、pn结、金属-半导体接触、异质结、半导体表面、以及主要的半导体效应。

前言

绪论

第1章半导体的物质结构和能带

结构

11半导体的原子结合与晶体结构

111元素的电负性与原子的结合力

112共价结合与正四面体结构

113主要半导体的晶体结构

12半导体的电子状态和能带

121能级与能带

122零势场与周期势场中的电子

状态

123能带的填充与晶体的导电性及

空穴的概念

13半导体中载流子的有效质量

131能带极值附近的E(k)函数

132电子和空穴的有效质量

133各向异性半导体中载流子的有效

质量

14半导体中的杂质和缺陷能级

141杂质的施、受主作用及其能级

142深能级杂质

143缺陷的施、受主作用及其能级

15典型半导体的能带结构

151能带结构的基本内容及其表征

152主要半导体的能带结构

16半导体能带工程概要

161半导体固溶体

162利用固溶体技术剪裁能带结构

163能带结构的量子尺寸效应

习题

第2章半导体中的载流子及其输运

性质

21载流子的漂移运动与半导体的

电导率

211欧姆定律的微分形式

212半导体的电导率

22热平衡状态下的载流子统计

221热平衡状态下的电子和空穴

222费米分布函数与费米能级

223费米分布函数与玻耳兹曼分布

函数

224非简并半导体的载流子密度

225本征半导体的载流子密度

23载流子密度对杂质和温度的依赖性

231杂质电离度

232非简并半导体载流子密度随温度

的变化

233简并半导体

24载流子迁移率

241恒定电场下载流子漂移运动的微观

描述

242决定载流子迁移率的物理因素

243有效质量各向异性时的载流子

迁移率

25载流子散射及其对迁移率的影响

251散射的物理本质

252电离杂质散射及其对迁移率的

影响

253晶格振动散射及其对迁移率的

影响

254其他散射机构

26半导体的电阻率及其与掺杂浓度和

温度的关系

261半导体的电阻率

262电阻率与掺杂浓度的关系

263电阻率与温度的关系

27强电场中的载流子输运

271强电场效应

272热电子与速度饱和

273负微分迁移率

274耿氏效应及其应用

275强电场下的速度过冲和准弹道

输运

28半导体的热导率

281热导率的定义

282半导体中的导热机构

283维德曼-弗兰茨定律

习题

第3章非热平衡状态下的半导体

31半导体的非热平衡状态

311额外载流子的产生与复合

312额外载流子的寿命

313准费米能级

32复合理论

321直接辐射复合

322通过单一复合中心的间接复合

323表面复合

324俄歇复合

325陷阱效应及其对复合的影响

33额外载流子的运动

331额外载流子的扩散与扩散方程

332扩散方程在不同边界条件下

的解

333电场中的额外载流子运动

334爱因斯坦关系

34电流连续性方程及其应用

341电流连续性方程

342稳态电流连续性方程及其解

343连续性方程的应用

35半导体的光吸收

351吸收系数及相关光学常数

352半导体的本征吸收

353其他吸收过程

36半导体的光电导和光致发光

361半导体的光电导

362半导体的光致发光

习题

第4章PN结

41PN结的形成及其平衡态

411PN结的形成及其杂质分布

412热平衡状态下的PN结

42PN结的伏安特性

421广义欧姆定律

422理想状态下的PN结伏安特性

方程

423PN结伏安特性对理想方程的

偏离

43PN结电容

431PN结势垒区的电场及电势

分布

432势垒电容

433扩散电容

434用电容-电压法测量半导体的杂质

浓度

44PN结击穿

441雪崩击穿

442隧道击穿

443热电击穿

45PN结的光伏效应

451光生电动势原理

452光照PN结的电流-电压方程

453光照PN结的特征参数

46PN结发光

461发光原理

462半导体激光器原理

习题

第5章金属-半导体接触

51金属-半导体接触及其平衡状态

511金属和半导体的功函数

512有功函数差的金属-半导体

接触

513表面态对接触电势差的影响

514欧姆接触

52金属-半导体接触的非平衡状态

521不同偏置状态下的肖特基势垒

522正偏肖特基势垒区中的费米

能级

523厚势垒金属-半导体接触的伏安

特性

524薄势垒金属-半导体接触的伏安

特性

525金属-半导体接触的少子注入

问题

526非平衡态肖特基势垒接触的特点

及其应用

习题

第6章异质结和纳米结构

61异质结的构成及其能带

611异质结的构成与类型

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前言

本书是参照*高等学校电子科学与技术专业教学指导分委员会提出的电子科学与技术专业和微电子学专业人才培养目标及其对基本课程设置和教学内容的建议，在多年从事半导体物理教学活动的基础上，汇集多位前辈师长的呕心之作编写而成。“半导体物理学”在我国高校独立设课已有半个多世纪，作为半导体与微电子技术这个新兴学科的一门重要基础理论课程，为学科建设和人才培养做出了巨大贡献。就这门课程的教材而言，前有黄昆、谢希德二位大师的开山经典，后有叶良修、刘恩科诸师诠释经典、传承薪火的鸿篇巨制，以及施敏、

Neamen

等海外名师及时反映学界成就的煌煌名著，讲授此课，自可博采众长，以容易让学生接受的方式去理解和掌握深奥的理论，为学好后续课程打下坚实基础。

进入新世纪以来，随着我国教育、教学改革的深化和电子与信息产业的迅猛发展，高级专业人才的培养更加侧重素质教育，知识结构开始向多元化方向发展，包括半导体物理学在内，一些传统专业基础课程的学时不得不大幅度削减，而半导体物理的新知识、新理论却在不断涌现，越来越厚的教科书与越来越少的学时形成一种难以化解的冲突。因此，我们不揣冒昧，在多年来讲授半导体物理学时以本书参考文献中所列

12

本教材或专著作为主要参考文献而编写的讲义基础上，加工完善而成这本简明教程。本书在编写时除考虑学时外，更多地还考虑到主要授课对象为高等学校工科高年级学生。

本书是在第

1

版的基础上修订而成，基本保持了传统半导体物理学教材的篇章结构，但有所突破。例如，将半导体光学性质及其应用的一些主要内容合并入讲述非热平衡态半导体的第

3

章等。这样做，主要是为了适应不同计划学时的需要。大体上，讲完全书至少需要

80

学时。学时不足

50

的情况下可只讲前

3

章或前

4

章，学时稍有富余则可依次后延。

本书第

4

、

5

、

8

章由西安电子科技大学雷天民教授编写；西安理工大学马剑平教授编写了第

3

、

7

章；陈治明教授编写了绪论及第

1

、

2

、

6

章，并负责策划和全书的统稿。

本书的作者们满怀敬意向参考文献中所列

12

本主要参考与引用书籍的作者和出版社表示诚挚的感谢，并向为本书选编了大部分习题的西安理工大学杨莺副教授和认真校阅书稿并协助绘制插图的林生晃、刘文涛表示感谢。

编者