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第一章 绪论 1

1.1半导体材料发展简史 7

1.2半导体材料功能结构的演进 11

1.2.1半导体三维结构材料 11

1.2.2半导体低维结构材料 12

1.3半导体材料生长动力学模式 15

1.3.1半导体材料生长方法概述 16

1.3.2块状半导体晶体生长动力学 17

1.3.3半导体异质结构材料外延生长动力学 20

1.3.4半导体纳米材料的气-液-固（VLS）反应生长动力学 24

1.4碳基材料——石墨烯与碳纳米管 26

1.4.1石墨烯 26

1.4.2碳纳米管 27

参考文献 28

第二章 现代半导体材料制备和表征技术 31

2.1现代半导体材料制备技术 37

2.1.1引言 37

2.1.2分子束外延技术 37

2.1.3金属有机气相外延技术 51

2.1.4其他外延生长技术 69

2.2现代半导体材料表征技术 69

2.2.1引言 69

2.2.2扫描探针显微技术 70

2.2.3反射差分谱 82

2.2.4扫描近场光学显微镜 90

参考文献 96

第三章 元素半导体材料锗和硅 105

3.1锗的制备技术和应用进展 112

3.1.1锗的研究和应用 112

3.1.2锗的基本性质 113

3.1.3金属锗的制备 115

3.1.4高纯锗的制备 116

3.1.5锗单晶的制备 117

3.2高纯多晶硅的制备技术 118

3.2.1硅的基本性质和应用 118

3.2.2金属硅的制备技术 122

3.2.3化学法制备多晶硅技术 123

3.2.4物理冶金法制备多晶硅技术 127

3.3微电子硅材料进展 131

3.3.1微电子硅材料的研究和应用 131

3.3.2大直径硅晶体的生长和加工 133

3.3.3晶体硅的缺陷工程和杂质工程 140

3.3.4外延硅薄膜的生长 147

3.3.5新型硅基薄膜 150

3.3.6纳米硅制备及其在纳电子的应用 154

3.3.7硅基发光和硅基光电子 158

3.4太阳能硅材料进展 163

3.4.1太阳能硅材料的研究及应用 163

3.4.2直拉硅单晶的生长和加工 166

3.4.3铸造多晶硅的生长和加工 171

3.4.4非晶硅薄膜的进展 180

3.4.5带硅的应用和进展 185

3.4.6纳米硅太阳能电池的应用 188

参考文献 189

第四章 硅基异质结构材料 193

4.1引言 199

4.2硅基Ⅳ族异质结构材料 200

4.2.1 SiGe合金材料 201

4.2.2自组装Ge量子点材料 204

4.2.3硅基Ge材料 212

4.2.4硅基GeSn和SiGeSn合金材料 218

4.3硅基化合物半导体材料 227

4.3.1硅基化合物半导体外延材料 227

4.3.2硅基键合型半导体材料 229

参考文献 231

第五章 Ⅲ-V族化合物半导体材料 235

5.1 Ⅲ-V族化合物半导体单晶材料 241

5.1.1引言 241

5.1.2 Ⅲ-V族化合物体单晶材料的主要生长技术简介 244

5.1.3 GaAs体单晶材料 246

5.1.4 InP体单晶材料 248

5.1.5 GaP体单晶材料 249

5.1.6 InAs体单晶材料 249

5.1.7 GaSb体单晶材料 250

5.1.8其他Ⅲ-V族化合物半导体单晶材料简介 251

5.1.9主要Ⅲ-V族化合物单晶材料的发展趋势 251

5.2半导体低维量子结构材料 252

5.2.1 Ⅲ-V族半导体多量子阱材料和器件 252

5.2.2量子级联材料和器件 272

5.2.3量子点材料和器件 293

参考文献 297

第六章Ⅲ族氮化物半导体材料 311

6.1引言 317

6.2 Ⅲ族氮化物半导体的基本特征 317

6.2.1 Ⅲ族氮化物的晶体结构 317

6.2.2 Ⅲ族氮化物的极化特征 318

6.3 Ⅲ族氮化物材料的制备 320

6.3.1GaN材料 320

6.3.2 InN材料 333

6.3.3 AlN、AlGaN合金生长及掺杂 339

6.4 GaN基异质结构及相关器件 342

6.4.1 AlGaN/GaN异质结构及相关器件 342

6.4.2 AlN/GaN异质结构及相关器件 344

6.4.3 AlInN/GaN异质结构及相关器件 345

6.5 GaN基量子阱结构及相关器件 345

6.5.1 InGaN/GaN量子阱结构及相关器件 346

6.5.2 AlGaN/GaN量子阱结构及相关器件 349

6.5.3非极性和半极性氮化物量子阱结构及相关器件 350

参考文献 351

第七章SiC半导体材料 357

7.1 SiC的结构和基本性质 363

7.2 SiC单晶材料的研究进展 365

7.3升华法生长SiC单晶 369

7.3.1 Lely法 369

7.3.2改进Lely法 370

7.3.3低微管密度、低位错密度SiC单晶生长探索 372

7.4不同导电类型SiC单晶生长 375

7.4.1半绝缘SiC单晶生长技术 376

7.4.2 n型和p型SiC单晶生长技术 380

7.5溶液法和高温化学气相沉积法生长SiC单晶 384

7.5.1溶液法生长SiC单晶 385

7.5.2高温化学气相沉积（HTCVD）法生长SiC单晶 386

7.6 SiC单晶加工技术 387

7.6.1外延对SiC衬底片的技术要求 387

7.6.2 SiC单晶片的制备工艺路线 388

参考文献 394

第八章Ⅱ-Ⅵ族半导体材料 399

8.1 ZnO的基本结构 406

8.2 ZnO的基本性质 409

8.2.1 ZnO半导体的晶格动力学性质 411

8.2.2 ZnO半导体的光学性质 414

8.2.3 ZnO半导体的电学性质 418

8.3 ZnO单晶的制备技术 422

8.4 ZnO薄膜的外延生长 427

8.4.1 MOCVD生长ZnO薄膜 428

8.4.2 MBE生长ZnO薄膜 431

8.4.3 PLD生长ZnO薄膜 433

8.4.4磁控溅射生长ZnO薄膜 435

8.5 ZnO薄膜的掺杂与性质 435

8.5.1 ZnO中的本征点缺陷和非故意掺杂 435

8.5.2 ZnO的n型掺杂 436

8.5.3 ZnO的P型掺杂 437

8.5.4 ZnO稀磁半导体 444

8.6 ZnO基三元合金材料 445

8.6.1 Zn1-xMgx O合金 447

8.6.2 Zn1-xCdx O合金 450

8.6.3 Zn1-xBexO合金 452

8.6.4 ZnO1-xXx合金 453

8.7 ZnO基低维结构材料 454

8.7.1 ZnO低维纳米材料的制备方法 455

8.7.2 ZnO低维纳米材料的性质 459

8.8其他Ⅱ-Ⅵ族半导体材料及其合金材料 463

8.8.1 Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料的制备与掺杂 465

8.8.2 Ⅱ-Ⅵ族化合物的光学性质 469

8.8.3 ZnSe基化合物半导体异质结构 471

8.8.4 ZnSe发光器件的寿命限制 473

8.8.5 Ⅱ-Ⅵ族半导体的其他应用 474

参考文献 475

第九章 红外半导体材料 479

9.1概述 485

9.1.1引言 485

9.1.2 HgCdTe和相关光电传感材料和器件发展概况 486

9.2能带结构 494

9.2.1窄禁带半导体能带结构概述 494

9.2.2能带参数 499

9.3光学和电学性质 507

9.3.1光学性质 507

9.3.2输运性质 516

9.4红外光电探测器 529

9.4.1光电导器件 531

9.4.2光伏器件 538

9.5相关红外材料 540

9.5.1半导体低维结构红外材料 540

9.5.2热敏红外材料 541

9.5.3红外光学薄膜 543

参考文献 549

第十章 半导体金刚石和立方氮化硼材料 553

10.1引言 559

10.2金刚石的结构和性能 560

10.3单晶金刚石的合成 562

10.3.1金刚石的化学气相沉积 562

10.3.2原子级表面金刚石薄膜的生长 564

10.3.3单晶金刚石的高速生长 566

10.4金刚石中的杂质和半导体掺杂 568

10.4.1 p型掺杂 569

10.4.2 n型掺杂 572

10.5金刚石的表面和界面性质 575

10.5.1氢终端金刚石表面 575

10.5.2氧终端金刚石表面 576

10.5.3金属/半导体金刚石接触 576

10.6半导体金刚石器件 578

10.6.1功率器件 578

10.6.2光电器件 582

10.6.3半导体金刚石异质结 588

10.6.4金刚石的其他应用 588

10.7立方氮化硼的结构、性质及制备方法 590

10.7.1氮化硼的结构 590

10.7.2立方氮化硼的基本性质及应用前景 592

10.7.3立方氮化硼薄膜的制备及表征 595

10.8立方氮化硼薄膜的研究进展 603

10.8.1立方氮化硼薄膜的应力弛豫及厚膜制备 604

10.8.2立方氮化硼薄膜的界面微结构研究 606

10.8.3立方氮化硼薄膜的异质外延生长 608

10.8.4立方氮化硼薄膜的力学性质研究 610

10.8.5立方氮化硼薄膜的电学及光学性质研究 612

10.9总结和展望 615

参考文献 617