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第一章 半导体的基本性质 1

1.1 关于半导体的早期工作 1

1.1.1 “过剩”半导体和“欠缺”半导体 5

1.1.2 碱金属卤化物 5

1.1.3 表面效应和体内效应 6

1.2 半导体的应用 6

1.3 半导体的基本理论 9

1.3.1 导电过程 17

1.4 载流子密度的控制 20

第二章 晶体中的能级 23

2.1 自由电子的波动力学 23

2.2 在周期性势场中的运动 28

2.3 能带的形状 31

2.4 正空穴 38

2.5 在外力场作用下晶体中电子和空穴的运动 39

2.6 能级图 43

2.7 晶体中对电子和空穴运动的阻力 46

第三章 晶体中的杂质和不完整性 47

3.1 不完整性的类型 47

3.1.1 杂质 47

3.1.2 填隙原子和空位 48

3.1.3 位错 49

3.1.4 多边形壁和位错壁 51

3.2 半导体的化学键合 52

3.2.1 离子键 52

3.2.2 同极键 55

3.2.3 混合键 57

3.3 Ⅳ族半导体中的替代式杂质 59

3.3.1 Ⅳ族半导体中的Ⅲ族或Ⅴ族杂质能级 62

3.3.2 Ⅳ族半导体中其他杂质的能级 65

3.3.3 极性半导体中的杂质 65

3.3.4 Ⅲ-Ⅴ族半导体中的杂质 69

3.4 激子 70

第四章 热平衡中的载流子浓度 75

4.1 电子在各能级中的分布 75

4.2 本征半导体 77

4.3 有杂质能级的半导体 83

第五章 电子输运现象 95

5.1 与晶体不完整性的碰撞--弛豫时间τ 95

5.2 恒定的弛豫时间τ 99

5.2.1 电导率 99

5.2.2 霍耳效应 102

5.2.3 横向磁阻 109

5.3 弛豫时间是Ε或ν的函数 110

5.3.1 玻耳兹曼方程 111

5.3.2 电传导 112

5.3.3 τ随能量Ε的变化 116

5.3.4 具有球形等能面的半导体的霍耳效应 119

5.3.5 具有多个能量极值的半导体的霍耳效应 123

5.3.6 具有球形等能面的半导体的磁阻 126

5.3.7 具有椭球等能面的半导体的磁阻 130

5.4 散射机制 139

5.4.1 晶格振动散射 140

5.4.2 声子 145

5.4.3 晶格散射的弛豫时间 148

5.4.4 杂质散射 151

5.4.5 位错散射 156

5.4.6 其他类型的散射 158

5.5 强场效应 160

第六章 半导体中的热效应 169

6.1 热导率 169

6.2 温差电动势率 175

6.3 热磁效应 182

6.3.1 爱廷豪森效应 186

6.3.2 能斯脱效应 189

6.3.3 里纪-勒杜克效应 191

6.4 简并化的情形 192

6.5 强磁场 193

6.6 磁效应的相对大小 194

第七章 半导体中的光学效应和高频效应 196

7.1 半导体的光学常数 196

7.2 基本吸收 200

7.2.1 直接跃迁，Kmin = Kmax 201

7.2.2 直接跃迁，Kmin ≠ Kmax 206

7.2.3 间接跃迁，Kmin ≠ Kmax 207

7.2.4 间接跃迁，Kmin = Kmax 218

7.3 激子吸收 218

7.4 光电导 222

7.5 光磁效应 223

7.6 自由载流子吸收 224

7.7 等离子体共振 230

7.8 磁场中的高频效应 230

7.8.1 回旋共振 231

7.9 磁量子化 235

7.9.1 磁场引起的能带移动 236

7.9.2 振荡磁吸收效应 236

7.10 杂质吸收 237

7.10.1 杂质的自旋共振 240

7.11 晶格吸收 241

7.12 半导体的红外发射 241

第八章 电子和正空穴的扩散 243

8.1 非均匀半导体 243

8.2 爱因斯坦关系 244

8.3 对热平衡的偏离 246

8.4 电子-空穴复合 248

8.5 非本征材料(n>>p或p>>n)中的扩散和漂移 249

8.5.1 连续性方程 250

8.5.2 弱电场 250

8.5.3 载流子的注入(弱电场？) 253

8.5.4 载流子的抽出(弱电场？) 254

8.5.5 强电场(？>0) 255

8.5.6 普遍解 (p<<n) 257

8.6 少数载流子脉冲在电场中的漂移 260

8.7 近本征材料 261

8.7.1 弱电场情形 267

8.7.2 载流子的排除 268

8.7.3 载流子的积累 270

8.8 各种接触现象的比较 271

8.9 p-n结 272

8.9.1 势垒层电容 279

8.9.2 伏安特性 279

8.9.3 p-n结的高频行为 285

8.10 n+-n结和p+-p结 286

8.11 半导体的表面性质 289

8.11.1 场效应 292

8.12 金属-半导体接触 294

8.13 复合机制 298

8.13.1 辐射复合 299

8.13.2 通过陷阱的复合 302

8.13.3 在位错处的复合 306

8.13.4 在低温下同施主或受主的复合 307

8.13.5 表面复合 308

8.14 在丝状样品和薄片样品中的平均寿命 311

8.15 光电导 314

8.15.1 均匀吸收率 316

8.15.2 陷阱效应 318

8.15.3 表面复合效应 321

8.15.4 非均匀吸收率 322

8.16 横向光电压 325

8.17 光磁效应 326

第九章 测定半导体特性的方法 330

9.1 能带结构 330

9.2 禁带宽度ΔΕ 332

9.3 电子和空穴的迁移率 337

9.4 载流子浓度 344

9.5 有效质量 344

9.6 杂质在“禁”带中引起的能级 346

9.6.1 热学方法 346

9.6.2 杂质带导电 347

9.6.3 多能级杂质 348

9.6.4 光学方法 350

9.7 少数载流子寿命 351

9.8 注入比 356

第十章 元素半导体 358

10.1 锗和硅 358

10.1.1 一般物理性质 358

10.1.2 晶体结构 359

10.1.3 能带结构 360

10.1.4 电子和空穴的迁移率 367

10.1.5 ni和σi的值 372

10.1.6 霍耳系数 374

10.1.7 磁阻 376

10.1.8 杂质能级 379

10.1.9 光学性质 382

10.1.10 压力效应 382

10.1.11 温差电动势率 384

10.1.12 熔Ge 386

10.1.13 Si和Ge的其他性质 387

10.1.14 晶体生长和提纯 387

10.1.15 Ge-Si合金 392

10.2 金刚石和灰锡 394

10.2.1 Ⅱb型金刚石 395

10.2.2 高电阻率金刚石中电子和空穴的迁移率 395

10.2.3 灰锡的性质 396

10.3 硒 397

10.4 碲 399

10.4.1 碲中的霍耳效应 400

10.4.2 碲的电导率 400

10.4.3 禁带宽度ΔΕ 401

10.4.4 碲的光学性质 401

10.4.5 电子和空穴的迁移率以及ni值 402

10.4.6 碲中的热效应 402

10.4.7 碲中的少数载流子寿命 403

10.4.8 液态碲 403

10.4.9 Te-Se合金 404

10.5 硼 404

10.6 其他可能的元素半导体 405

第十一章 化合物半导体 407

11.1 Ⅲ-Ⅴ族金属间化合物 407

11.2 InSb 408

11.2.1 InSb的霍耳系数和电导率 408

11.2.2 电子和空穴的迁移率 410

11.2.3 InSb的ni值 411

11.2.4 光学性质 411

11.2.5 有效质量 414

11.2.6 禁带宽度ΔΕ 415

11.2.7 少数载流子寿命 417

11.2.8 杂质能级 418

11.2.9 晶体生长和提纯 418

11.2.10 InSb的其他性质 419

11.3 其他Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体 421

11.3.1 InAs, InP 421

11.3.2 GaSb, GaAs, GaP 423

11.3.3 AlSb 425

11.3.4 Ⅲ-Ⅴ族半导体的合金 426

11.3.5 Ⅲ-Ⅴ族半导体性质的总结 426

11.4 其他金属间化合物半导体 428

11.4.1 Ⅰ-Ⅴ族化合物半导体 428

11.4.2 Ⅱ-Ⅳ族化合物半导体 428

11.4.3 Ⅱ-Ⅴ族化合物半导体 430

11.5 极性化合物半导体 431

11.6 PbS, PbSe, PbTe 432

11.6.1 晶体生长方法 434

11.6.2 霍耳系数和电导率 436

11.6.3 电子和空穴的迁移率 438

11.6.4 光学性质 439

11.6.5 能带结构 443

11.6.6 少数载流子寿命 444

11.6.7 ni值 445

11.6.8 杂质和对化学计量成分的偏离 446

11.6.9 PbS, PbSe, PbTe 的其他性质 450

11.7 CdS, CdSe, CdTe 451

11.8 S, Se, Te 的其他半导体化合物 453

11.8.1 Bi2Te3 454

11.8.2 三元和四元化合物 455

11.9 氧化物半导体 456

11.9.1 Cu2O 457

11.9.2 ZnO, TiO2 458

11.9.3 Fe3O4, NiO 459

11.10 碳化硅 460

第十二章 半导体的若干应用 462

12.1 半导体在电技术中的利用 462

12.2 整流器 462

12.2.1 高频和开关二极管 464

12.2.2 齐纳或者雪崩击穿二级管 466

12.2.3 雪崩注入二极管 466

12.2.4 制作结型二极管的方法 467

12.3 晶体管 469

12.3.1 点接触晶体管 469

12.3.2 丝状晶体管 472

12.3.3 结型晶体管 474

12.3.4 结型晶体管的等效电路 476

12.3.5 结型晶体管结构的能级图 482

12.3.6 制作结型晶体管的方法 483

12.3.7 高频和开关晶体管 484

12.3.8 其他类型的晶体管 485

12.4 光二级管 487

12.5 光电功率发生器 489

12.6 光电管 491

12.7 红外探测器 492

12.7.1 PbS探测器 493

12.7.2 PbTe探测器 495

12.7.3 PbSe探测器 495

12.7.4 InSb探测器 496

12.7.5 掺杂Ge探测器 498

12.8 红外和微波调制器 498

12.9 半导体中霍耳效应的应用 499

12.10 温差电堆和温差电致冷器 500

12.11 热敏电阻、变阻器和其他非线性电阻器 501

附录 关于半导体的一些最近的评述性文章 503

内容索引 504