半导体异质结物理 第2版PDF电子书下载

第1章 序言 1

参考文献 3

第2章 半导体异质结的组成与生长 4

2.1 材料的一般特性 4

2.1.1 晶格结构 4

2.1.2 能带结构 6

2.1.3 有效质量和等效态密度 14

2.2 异质结界面的晶格失配 18

2.3 异质结的生长 22

2.3.1 液相外延法（LPE） 22

2.3.2 金属有机化学气相沉积法（MOCVD） 25

2.3.3 分子束外延（MBE） 27

思考题 27

参考文献 27

第3章 半导体异质结的能带图 29

3.1 理想突变异质结的能带图 30

3.1.1 异型异质结——Anderson模型 30

3.1.2 同型异质结 34

3.1.3 对pN异质结的修正 40

3.2 异质结的能带带阶 42

3.2.1 Anderson定则及有关争议 42

3.2.2 测量能带带阶的方法 44

3.3 有界面态的突变异质结能带图 52

3.3.1 界面态密度较小 53

3.3.2 界面态密度较大 55

3.3.3 界面态密度很大 55

3.4 渐变异质结的能带图 57

思考题 62

参考文献 63

第4章 半导体异质结的伏安特性和异质结晶体管 65

4.1 异质结的注入比 65

4.2 异质结中的超注入现象 69

4.3 理想突变异质结的伏安特性 71

4.3.1 pN异质结 71

4.3.2 nN异质结 76

4.4 有界面态的异质结的伏安特性 78

4.4.1 热电子发射和多阶隧道的并联模型 78

4.4.2 界面能级的电离对伏安特性的影响 80

4.4.3 空间电荷区的复合电流 82

4.4.4 完全经由界面态的复合电流 83

4.4.5 表面复合对伏安特性的影响 87

4.5 伏安特性的微商研究法 88

4.6 异质结双极晶体管 90

4.6.1 理论分析 90

4.6.2 异质结双极晶体管的制备 96

4.7 Gex Si1-x/Si异质结器件 99

4.7.1 Gex Si1-x/Si异质结的基本特性 100

4.7.2 迁移率和输运特性 103

4.7.3 Gex Si1-x/Si双极晶体管和场效应晶体管 106

思考题 108

参考文献 108

第5章 半导体异质结构中的二维电子气及调制掺杂器件 112

5.1 方形势阱中粒子运动的特性 112

5.1.1 一维方形势阱 112

5.1.2 方形沟道势阱中的粒子 115

5.2 异质结量子势阱中的二维电子气 119

5.2.1 方形势阱的简单分析 119

5.2.2 异质结界面的量子阱 121

5.2.3 势阱中的面电子密度 127

5.2.4 界面组分渐变对势阱的影响 132

5.3 二维电子气的输运 137

5.3.1 二维弛豫时间近似 137

5.3.2 二维电子气的散射 141

5.4 调制掺杂结构和场效应晶体管 147

5.5 强磁场中的二维电子气 151

5.5.1 磁量子效应和磁阻振荡 151

5.5.2 二维电子气的朗道能级 153

5.5.3 量子霍尔效应 157

思考题 164

参考文献 164

第6章 半导体异质结中的非平衡载流子 167

6.1 过剩载流子的特性 167

6.1.1 准费米能级 167

6.1.2 过剩载流子的寿命 168

6.1.3 过剩载流子的扩散 169

6.2 异质结中的过剩载流子 169

6.3 异质结中过剩载流子寿命的测量 175

6.3.1 荧光脉冲衰减法 175

6.3.2 反向电压恢复法 177

6.3.3 激光延迟法 179

6.3.4 光电流法 180

6.4 热载流子的一般特性 182

6.4.1 电子温度和分布函数 182

6.4.2 热载流子的漂移和扩散 183

6.4.3 载流子在能谷之间的转移 184

6.5 研究热载流子特性的实验方法 185

6.5.1 迁移率测量 185

6.5.2 光荧光谱测量 185

6.5.3 吸收光谱测量 189

6.5.4 拉曼散射测量 190

6.5.5 隧道效应测量 191

6.5.6 时间分辨光谱的测量 193

6.6 异质结中的热电子行为 194

6.6.1 异质结中热电子的光荧光谱 194

6.6.2 异质结中电子迁移率随电场的变化 195

6.6.3 异质结中热载流子的远红外发射 197

6.6.4 异质结中热载流子的弛豫 197

6.6.5 异质结中热电子的实际空间转移 198

6.7 几种实空间转移器件 202

6.7.1 负阻振荡器 202

6.7.2 负阻场效应晶体管（NERFET） 202

6.7.3 电荷注入晶体管（CHINT） 204

思考题 205

参考文献 205

第7章 半导体异质结激光器及光波导 208

7.1 半导体受激光发射的基本原理 208

7.1.1 半导体中光的吸收、自发辐射和受激辐射 208

7.1.2 半导体中受激光发射的必要条件 211

7.1.3 半导体的吸收谱和增益谱 212

7.1.4 异质结对电流的限制作用 217

7.2 半导体激光器的阈值条件 218

7.2.1 阈值增益 218

7.2.2 半导体激光器的纵模 220

7.3 增益和电流的关系，量子效率和增益因子 222

7.4 半导体异质结激光器的横模 223

7.4.1 半导体异质结光波导效应的理论分析 223

7.4.2 半导体激光器的条形结构 229

7.5 半导体激光器增益谱的测量 233

7.6 半导体异质结光波导 234

7.6.1 脊形光波导 235

7.6.2 组分无序化光波导 235

7.6.3 光弹光波导 236

思考题 241

参考文献 241

第8章 半导体异质结的光电特性 244

8.1 异质结的光伏特性和光电流 244

8.2 键合异质结的光电流 250

8.3 用光电导方法测量AlGaN/GaN异质结中Al的组分 255

8.4 用光反射测量AlGaN及AlGaN/GaN异质结中Al的组分 258

8.5 用光电流方法测量金属和GaN及AlGaN/GaN异质结构肖特基势垒的高度 261

8.6 异质结光电晶体管 263

思考题 269

参考文献 269

第9章 氮化镓材料及其异质结特性 271

9.1 氮化镓的基本物理特性 271

9.2 金属和GaN及AlGaN/GaN的肖特基接触 278

9.2.1 基本特性 278

9.2.2 金属／GaN肖特基势垒中电子的输运机制 281

9.2.3 金属和AlGaN/GaN结构的肖特基结 284

9.3 金属在AlGaN上的肖特基结势垒高度和Al组分的关系 288

9.4 p型GaN材料的特殊情况 289

9.4.1 空穴浓度 289

9.4.2 金属在p-GaN上的肖特基接触 292

9.5 AlGaN/GaN和InGaN/GaN的自发极化和压电极化 294

9.5.1 压电效应的由来及其对器件的影响 294

9.5.2 压电效应引起的量子限制斯塔克（QCSE）效应 296

9.6 InGaN/GaN量子阱发光管和激光器中发光均匀性和光谱特性 298

9.6.1 InGaN/GaN量子阱发光的不均匀性 298

9.6.2 光谱特性 300

9.7 GaN的电子器件 301

思考题 302

参考文献 302

第10章 半导体超晶格和多量子阱 306

10.1 超晶格和多量子阱的一般描述 306

10.2 超晶格的能带 308

10.2.1 GaAs-AlxGa1-xAs超晶格 308

10.2.2 InAs-GaSb超晶格 312

10.2.3 HgTe-CdTe超晶格 313

10.2.4 应变层超晶格 315

10.2.5 IV-VI族和II-V族超晶格 316

10.2.6 掺杂超晶格 317

10.3 垂直于超晶格方向的电子输运 318

10.4 超晶格的光谱特性 328

10.4.1 吸收光谱实验 328

10.4.2 激子光谱 328

10.4.3 激子的饱和吸收 332

10.4.4 室温荧光特性 333

10.4.5 其他光谱特性 334

10.5 超晶格和量子阱器件 336

10.5.1 量子阱激光器 336

10.5.2 光学双稳态器件 336

10.6 量子阱和超晶格的近期进展 339

10.6.1 量子限制斯塔克效应（QCSE） 339

10.6.2 超晶格子能带的电学研究 341

10.6.3 量子阱超晶格光电接收器 343

10.6.4 Wannier-Stark效应 343

10.6.5 超晶格红外级联激光器 345

10.6.6 超晶格中的布洛赫振荡 350

思考题 352

参考文献 352

部分参考答案 357

常用物理常数表 362