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译者序 1

前言 1

标准符号 1

第一章 薄膜淀积和层状结构 1

1.0 引言 1

1.1 在电子器件中的应用 1

1.2 淀积和生长 2

1.3 表面 6

1.4 晶体学及其标志法 8

1.4.1 晶体结构 9

1.4.2 晶向和晶面 12

1.4.3 表面结构 13

1.4.4 多晶和非晶层 14

1.5 层状结构 16

1.5.1 外延 16

1.5.2 硅化物 17

1.5.3 稳定性与亚稳性 17

1.6 结论 19

参考文献 20

习题 21

第二章 表面能 24

2.0 基本概念 24

2.1 结合能和原子间的互作用势能 25

2.2 表面能和潜热 29

2.3 表面张力 30

2.4 用毛细效应测量液体的表面能 33

2.5 用零蠕变法测量固体的表面能 37

2.6 表面能分类 41

2.7 表面能的大小 43

2.7.1 热力学计算方法 43

2.7.2 力学计算方法 44

2.7.3 原子计算方法 46

参考文献 48

习题 49

第三章 固体中的扩散 52

3.0 基本概念 52

3.1 跳跃频率和扩散通量 54

3.2 化学势和驱动力 56

3.3 菲克第一定律 59

3.4 非线性扩散 61

3.5 连续性方程(菲克第二定律) 63

3.6 扩散方程的解 65

3.7 扩散系数 68

3.8 扩散系数的计算 70

3.9 原子振动频率 74

3.10 激活焓 77

3.11 指数前因子 78

3.12 表面扩散 82

参考文献 84

习题 84

第四章 薄膜中的应力 87

4.0 引言：固体的理论强度 87

4.1 弹性应力-应变关系 89

4.2 应变能 91

4.3 薄膜中应力的起源 93

4.4 薄膜中的双轴应力 94

4.5 存在应力的固体中的化学势 99

4.6 扩散蠕变(Nabarro-Herring方程) 102

4.7 失配位错的弹性能 106

参考文献 109

习题 110

第五章 表面动力学过程 112

5.0 引言 112

5.1 表面原子 113

5.2 原子团上的汽相压力 115

5.3 原子团的“熟化”生长机制 119

5.4 原子团生长的激活能 124

5.5 原子团的聚合生长机制 126

5.6 带有图形结构表面的质量迁移 128

5.7 表面台阶成核模型 135

参考文献 141

习题 142

第六章 Si和GaAs单晶薄膜的同质外延生长 145

6.0 引言 145

6.1 生长技术 145

6.2 基本概念 148

6.2.1 固-气平衡 148

6.2.2 表面扩散和结合能 149

6.2.4 气压 150

6.2.3 表面扩散路径长度 150

6.2.5 超饱和度 151

6.2.6 表面特征能量 151

6.2.7 表面台阶 152

6.2.8 表面台阶的固有密度 153

6.3 同质外延的生长模式 154

6.4 高温外延：台阶媒体生长模式 159

6.4.1 表面原子密度 159

6.4.2 表面台阶的周期排列 160

6.4.3 生长速率 161

6.5 MBE中的台阶周期性 163

6.6 低温外延 163

6.7 GaAs外延生长：MBE和MOCVD 165

6.8 半导体结和电势 171

6.9 直接和间接带隙能带结构 175

参考文献 177

习题 178

第七章 异质外延生长和超晶格结构 181

7.0 引言 181

7.1 晶格常数和能隙 183

7.2 晶格失配系统的结构 186

7.3 异质外延层中的应变能 189

7.4 应变层的稳定性 191

7.5 位错能 195

7.6 临界厚度 197

7.7 约化应变 202

7.8 应变与四方畸变 203

7.9 应变的测量 206

7.10 超晶格结构 209

7.11 应变层超晶格 212

7.12 插入位错 215

参考文献 218

习题 219

第八章 异质结、量子阱和超晶格结构中的电学和光学特性 225

8.0 引言：材料设计 225

8.1 异质结构能带图 226

8.2 二维结构中的电子态 230

8.2.1 单势阱中的电子 231

8.2.2 二维能态密度 232

8.3 激子 233

8.4 光子的发射和输运 237

8.4.1 异质结光发射二极管 238

8.4.2 激光二极管 240

8.4.3 布喇格反射器超晶格 241

8.4.4 边缘和表面发射激光器 245

8.5 电子输运 247

8.5.1 异质结双极型晶体管(HBT) 247

8.5.2 掺杂：控制和调制 249

8.5.3 异质结构中的电子限制 250

参考文献 253

习题 255

第九章 肖特基势垒和界面势 258

9.0 引言 258

9.1.1 功函数与电子亲和势 261

9.1 金属-半导体接触 261

9.1.2 能带弯曲与耗尽区 262

9.2 肖特基势垒特性 264

9.3 肖特基势垒测量 266

9.3.1 热离子发射与电流-电压技术 266

9.3.2 电容-电压与光响应技术 272

9.4 表面态、损伤及并联接触对肖特基势垒的影响 274

9.5 欧姆接触 279

参考文献 281

专题参考文献 282

习题 283

第十章 固相非晶化、晶化及外延 285

10.0 引言 285

10.1 亚稳态 286

10.2 固相非晶化 290

10.3 固相晶化与Avrami方程 296

10.4 非晶薄膜晶化的测量 303

10.5 成核过程的临界核及界面能的计算 308

10.6 固相外延(无媒体) 310

10.7 固相外延(有媒体) 316

参考文献 320

习题 321

第十一章 互扩散 323

11.0 引言 323

11.1 形成固溶体的互扩散 324

11.2 Kirkendall效应 327

11.3 Boltzmann-Matano分析 328

11.4 互扩散系数 330

11.5 Darken分析法 332

11.6 形成金属间化合物的互扩散 335

11.7 层状化合物生长的分析 338

11.8 初相形成的预测 341

参考文献 342

习题 342

第十二章 薄膜反应 346

12.0 在体偶和薄膜中化合物的形成 346

12.1 薄膜反应：扩散和反应控制 351

12.2 层状化合物的生长 356

12.3 两层化合物的生长 362

12.4 横向扩散偶 371

12.5 动力学参数及测量 374

12.6 借助恒速变温的动力学分析 377

参考文献 379

习题 380

第十三章 晶粒间界扩散 382

13.0 引言 382

13.1 晶粒间界扩散与体扩散的比较 384

13.2 晶粒间界扩散的Fisher分析法 387

13.3 晶粒间界扩散的Whipple分析法 392

13.4 在小角晶粒间界中的扩散 397

13.5 扩散导生的晶粒间界运动 399

参考文献 401

习题 402

14.0 引言 404

第十四章 金属中的电迁移 404

14.1 电迁移的驱动力 405

14.2 有效电荷数的计算 409

14.3 电迁移中的应力效应(不可逆过程) 411

14.4 电迁移的测量 414

14.5 金属超细线条中的电迁移 416

参考文献 417

习题 418

第十五章 薄膜中的貌相改变 420

15.0 引言 420

15.1 晶粒生长 420

15.2 小丘生长 425

15.3 细线条中的空洞形成 430

15.4 硅衬底中铝浸入形成小坑 434

15.5 AgPd合金电极的腐蚀 435

参考文献 441

习题 441

附录A 麦克斯韦速度分布函数 444

附录B 热力学函数 449

附录C 固体中的缺陷浓度 453

附录D SiMBE中平台尺寸分布 455

附录E 弹性常数、弹性常数表以及单位换算 460

部分习题答案 467

用于电子材料的某些元素的物理性质 499

物理常数及其换算 500

Si、Ge、GaAs和SiO2的性质(300K) 501

元素周期表 502