半导体输运的平衡方程方法PDF电子书下载

第1章 基本物理考虑和输运平衡方程 1

1.1 质心变数和相对电子变数 1

1.2 质心作为经典粒子 3

1.3 初始密度矩阵 6

1.4 准确到HI最低阶的统计平均 8

1.5 力平衡方程 9

1.6 能量平衡方程 11

第1章参考文献 12

第2章 直流定态输运 13

2.1 三维系统定态输运的平衡方程 13

2.2 简并情形，杂质及声学声子散射 17

2.2.1 欧姆电阻率，布洛赫-格吕内森公式 18

2.2.2 暖电子传导 19

2.3 非线性零晶格温度极限 20

2.4 非简并情形，声学声子和光学声子散射 22

2.4.1 声学声子散射 22

2.4.2 光学形变势散射 25

2.5 电子冷却效应 26

2.6 动态屏蔽效应 27

2.7 准二维系统的平衡方程 29

2.8 GaAs/AlGaAs异质结的热电子输运 34

2.9 量子阱超晶格的横向输运 41

2.10 隧穿超晶格的横向输运平衡方程 47

2.11 量子线的输运 53

第2章参考文献 62

3.1 不包含记忆效应的瞬态平衡方程 64

第3章 瞬态及高频输运 64

3.2 弱电流情况下瞬态响应中的记忆效应 67

3.3 高频小信号电导率 72

3.3.1 零直流偏置情况 74

3.3.2 非零直流偏置情况 76

3.4 准二维和超晶格系统中的高频电导率 81

3.5 量子线的高频电导率 86

3.6 大信号高频响应 91

3.6.1 谐波展开法 91

3.6.2 略去记忆效应的计算 93

第3章参考文献 97

4.1 朗之万方程 99

第4章 质心速度涨落及有关问题 99

4.2 热噪声和扩散：一般关系 102

4.3 三维半导体系统的热噪声 105

4.3.1 三维简并电子系统，杂质及声学声子形变势散射 105

4.3.2 三维非简并系统，光学声子形变势散射 107

4.4 准二维系统和超晶格 108

4.5 速度涨落对漂移运动的影响 113

第4章参考文献 115

第5章 非平衡及限制声子效应 116

5.1 电子系统的能量损失率，非平衡声子 116

5.2 三维系统中的非平衡声子 117

5.3 半导体超晶格，三维声子模型 122

5.4 准二维系统中的非平衡声子 124

5.5 半导体超晶格，准二维声子模型 129

5.6 非平衡声子对热电子输运的影响 134

5.7 准二维半导体系统的限制声子 141

第5章参考文献 145

第6章 几种载流子组成的系统 147

6.1 第二类超晶格的平衡方程 147

6.2 直流定态输运 151

6.3 电子-空穴体系中少数载流子的负迁移率 154

6.4 两半导体层间的库仑牵引，转移电阻率 157

6.5 第二类超晶格的小信号高频输运 161

6.6 多谷半导体，粒子数可交换的多种载流子系统 164

6.7 粒子数可交换的多种载流子系统的平衡方程 168

6.8 GaAs的直流定态输运 173

6.9.1 多子带系统当作多种载流子系统 178

6.9 准二维多子带系统 178

6.9.2 只考虑不同子带化学势的差别 182

6.9.3 子带间库仑作用对输运性质的影响 186

6.10 δ掺杂系统，电场引起的实空间转移 188

6.11 准一维多子带系统 196

6.12 粒子数可交换的多载流子系统的涨落和扩散系数 198

6.12.1 速度涨落和粒子数涨落 198

6.12.2 扩散系数 200

第6章参考文献 203

第7章 平衡方程输运理论与电子关联 204

7.1 实验室参考系中的处理 204

7.2 微扰展开与定态平衡方程 207

7.3 匀热电阻率和绝热电阻率 212

7.4 两带系统的电阻率与带间库仑作用 215

7.5 玻尔兹曼方程中的电子-电子散射 218

7.6 平衡方程理论中分布函数的探讨 221

第7章参考文献 226

第8章 磁场中的输运平衡方程 227

8.1 存在磁场时热电子输运的平衡方程 227

8.2 三维各向同性系统的定态磁输运 232

8.3 纵向组态 234

8.3.1 杂质散射引起的电阻率 235

8.3.2 光学声子散射引起的电阻率，磁声子共振 236

8.4 横向组态 238

8.4.2 光学声子散射，磁声子共振 239

8.4.1 杂质线性电阻率的对数发散及其非线性消除 239

8.5 磁场中的高频小信号输运，回旋共振 242

8.5.1 磁场中高频小信号线性输运的平衡方程 242

8.5.2 磁场中高频复电阻率和复电导率 244

8.5.3 回旋共振 246

8.6 准二维系统的磁输运 248

8.6.1 二维系统在垂直磁场中的电阻率张量 249

8.6.2 磁场中二维系统的密度关联函数，朗道能级展宽 250

8.6.3 GaAs/Al0.3Ga0.7As异质结的高场磁阻 252

8.7 磁场中两种载流子系统的平衡方程 255

8.7.1 第二类超晶格，电子-空穴等离子体 255

8.7.2 二维系统密度关联函数的弱磁场展开 257

8.7.3 两子带系统在磁场中的输运行为与带间库仑作用 258

第8章参考文献 261

第9章 平衡方程输运理论的其他形式 263

9.1 平衡方程的广义形式，碰撞场效应 263

9.1.1 电子-原子体系中的阻尼力和能量损失率，碰撞场效应 263

9.1.2 平衡方程的广义形式 266

9.1.3 碰撞场效应的估算 268

9.2 平衡方程的闭路格林函数表示，高阶散射效应 270

9.2.1 平衡方程的闭路格林函数表示 270

9.2.2 电场对弱定域化的影响 275

9.2.3 声子-等离体子耦合模和电子能量损失率 278

9.3 力平衡方程的介电响应推导 283

9.4 非平衡统计算符方法 285

9.5 广义朗之万方程方法 287

9.6 位移电子温度模型 289

第9章参考文献 291

第10章 弱非均匀系统，流体力学方程 293

10.1 基元的哈密顿量 293

10.2 粒子数、动量和能量的变化率 296

10.3 流体力学平衡方程 298

10.4 热电势 300

10.5 声子牵引效应 302

10.6 昂萨格关系和流体力学平衡方程 306

10.7 半导体器件中载流子输运的描述 309

10.7.1 流体力学方程和泊松方程 309

10.7.2 一维半导体器件中输运过程的模拟 313

第10章参考文献 315

第11章 任意能带系统在电场中的输运平衡方程 317

11.1 电子在布里渊区中运动的海森伯方程 318

11.1.1 周期势场中的电子系统 318

11.1.2 单能带子空间，动量变化率和能量变化率 321

11.1.3 晶格动量的变化率 324

11.1.4 利用有效哈密顿量的推导 327

11.2 初始密度矩阵和分布函数 329

11.3 动量平衡方程和晶格动量平衡方程 333

11.4 玻尔兹曼方程与平衡方程，近似分布函数 337

11.4.1 从玻尔兹曼方程推导动量、晶格动量和能量平衡方程 337

11.4.2 近似分布函数 340

第11章参考文献 342

12.1 超晶格微带 343

第12章 半导体超晶格的微带输运 343

12.2 江崎-朱微带输运模型 344

12.2.1 江崎和朱兆祥的原始分析 344

12.2.2 包含载流子统计分布的计算 346

12.3 弛豫时间近似的玻尔兹曼方程 348

12.3.1 一维理论 348

12.3.2 三维理论 350

12.4 用动量和能量平衡方程研究微带输运 353

12.5 用晶格动量和能量平衡方程研究微带输运 359

12.6 两种分布函数的比较 363

12.7 横向限制超晶格 366

12.7.1 横向受限系统的动量和能量平衡方程 366

12.7.2 直流定态输运 370

12.8 超晶格的瞬态和高频输运 373

12.8.1 超晶格对阶跃电场的瞬态响应 374

12.8.2 高频小信号输运 377

12.8.3 高频大信号响应 380

12.9 纵向磁场中超晶格的微带输运，磁声子共振 384

12.10 一维超晶格的平衡方程，弛豫时间近似 389

12.10.1 一维超晶格的平衡方程 389

12.10.2 一维超晶格平衡方程的直流和高频小信号解 392

第12章参考文献 395

第13章 磁场，多带，碰撞离化及非均匀条件下的非抛物系统 397

13.1 横向磁场中任意能带系统的准经典输运平衡方程 397

13.2.1 三维紧束缚能带系统 401

13.2 任意能带系统准经典磁输运的例子 401

13.2.2 量子线阵列 405

13.2.3 横向磁场作用下超晶格微带输运 408

13.3 非抛物凯恩带系统的输运 409

13.3.1 凯恩能带模型 409

13.3.2 凯恩带系统的热电子输运 411

13.3.3 任意电场中凯恩带系统的霍尔电阻率 413

13.3.4 凯恩带系统的纵向强磁场输运 415

13.4 非抛物多带系统的输运平衡方程 418

13.5 非抛物多带系统平衡方程的应用 423

13.5.1 半导体Si的高电场输运 423

13.5.2 GaAs的高场输运 426

13.5.3 高激发微带对超晶格纵向输运的影响 428

13.6.1 半导体中的碰撞离化和俄歇复合 432

13.6 包含碰撞离化和俄歇复合过程的平衡方程 432

13.6.2 包含产生-复合效应的输运平衡方程 435

13.6.3 恒定电场下准定态和稳定态输运 438

13.7 任意能带系统的流体力学平衡方程 441

13.8 非抛物能带半导体器件中输运过程的模拟 444

13.9 超晶格微带输运中的不稳定性和时空运动畴 447

13.9.1 超晶格微带输运的流体力学方程 448

13.9.2 空间电荷波不稳定性 449

13.9.3 电压偏置超晶格的时空运动畴 455

第13章参考文献 459

第14章 太赫强电场载流子输运 461

14.1.1 高频电场中的质心变数与相对电子变数 462

14.1 高频电场作用下半导体输运的平衡方程 462

14.1.2 高频电场中的动量和能量平衡方程 465

14.2 准二维系统在THz场辐照下的输运 469

14.2.1 准二维系统的平衡方程 469

14.2.2 THz强电场作用下GaAs量子阱的输运 470

14.3 THz场辐照下半导体超晶格微带输运 474

14.3.1 高频电场中非抛物能带系统的平衡方程 474

14.3.2 THz场辐照下超晶格的微带输运 480

14.4 半导体对强THz电磁波的非线性带内吸收 481

14.4.1 三维体系统 481

14.4.2 准二维系统 484

第14章参考文献 485

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人名索引 498