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第1章 晶体的结构和晶体的结合 1

1.1 晶体的特征与晶体结构的周期性 1

1.1.1 晶体的特征 1

1.1.2 晶体结构的周期性 3

1.1.3 原胞与晶胞 5

1.1.4 实际晶体举例 7

1.2 晶列与晶面 倒格子 10

1.2.1 晶列 10

1.2.2 晶面 12

1.2.3 倒格子 14

1.3 晶体结构的对称性 晶系 16

1.3.1 物体的对称性与对称操作 16

1.3.2 晶体的对称点群 18

1.3.3 晶系 21

1.3.4 准晶体 23

1.4 确定晶体结构的方法 24

1.4.1 晶体衍射的一般介绍 24

1.4.2 衍射方程 25

1.4.3 反射公式 26

1.4.4 反射球 26

1.5 晶体的结合 29

1.5.1 离子性结合 29

1.5.2 共价结合 29

1.5.3 金属性结合 30

1.5.4 范德华结合 31

1.6 晶体生长简介 32

1.6.1 自然界的晶体 32

1.6.2 溶液中生长晶体 34

1.6.3 水热法生长晶体 35

1.6.4 熔体中生长晶体 36

1.6.5 硅、锗单晶生长 37

习题1 40

第2章 晶格振动和晶体的缺陷 42

2.1 晶格振动和声子 42

2.1.1 一维单原子晶格的振动 42

2.1.2 周期性边界条件 44

2.1.3 晶格振动量子化 声子 45

2.2 声学波与光学波 46

2.2.1 一维双原子晶格的振动 46

2.2.2 声学波和光学波的特点 48

2.3 格波与弹性波的关系 50

2.4 声子谱的测量方法 52

2.5 晶体中的缺陷 54

2.5.1 点缺陷 54

2.5.2 线缺陷 58

2.5.3 面缺陷 59

习题2 61

第3章 能带论基础 62

3.1 晶体中电子状态的近似处理方法 62

3.1.1 单电子近似 62

3.1.2 周期性势场的形成 63

3.2 金属中的自由电子模型 64

3.2.1 无限深势阱近似——驻波解 65

3.2.2 周期性边界条件——行波解 66

3.2.3 能态密度 67

3.2.4 费米球 68

3.3 布洛赫定理 69

3.3.1 布洛赫定理的表述 69

3.3.2 布洛赫定理的证明 70

3.3.3 布洛赫函数的意义 71

3.4 克龙尼克-潘纳模型 72

3.4.1 求解 72

3.4.2 讨论 75

3.4.3 能带结构的特点 77

3.5 能带的计算方法 78

3.5.1 准自由电子近似 79

3.5.2 布洛赫函数的例子 82

3.5.3 紧束缚近似 83

3.6 晶体的导电性 83

3.6.1 电子运动的速度和加速度 有效质量 83

3.6.2 电子导电和空穴导电 85

3.6.3 导体、半导体和绝缘体的区别 88

3.7 实际晶体的能带 89

3.7.1 回旋共振和有效质量 89

3.7.2 硅和锗的能带结构 91

3.7.3 砷化镓的能带结构 94

习题3 95

第4章 半导体中的载流子 97

4.1 本征半导体与杂质半导体 97

4.1.1 本征半导体 97

4.1.2 杂质半导体 98

4.1.3 杂质电离能与杂质补偿 99

4.2 半导体中的载流子浓度 100

4.2.1 费米分布函数 100

4.2.2 平衡态下的导带电子浓度和价带空穴浓度 101

4.2.3 本征载流子浓度与费米能级 103

4.2.4 杂质充分电离时的载流子浓度 104

4.2.5 杂质未充分电离时的载流子浓度 105

4.3 简并半导体 107

4.4 载流子的漂移运动 110

4.4.1 迁移率 110

4.4.2 电导率 111

4.4.3 霍耳效应 113

4.5 非平衡载流子及载流子的扩散运动 115

4.5.1 稳态与平衡态 115

4.5.2 寿命 116

4.5.3 扩散运动 117

4.5.4 连续性方程 118

习题4 120

第5章 PN结 123

5.1 PN结及其能带图 123

5.1.1 PN结的制备 123

5.1.2 PN结的内建电场与能带图 124

5.1.3 PN结的载流子分布 126

5.1.4 PN结的势垒形状 127

5.2 PN结电流电压特性 128

5.2.1 非平衡PN结的势垒与电流的定性分析 128

5.2.2 非平衡PN结的少子分布 130

5.2.3 理想PN结的电流电压方程 132

5.3 PN结电容 135

5.3.1 势垒电容 135

5.3.2 扩散电容 136

5.3.3 势垒电容的计算 136

5.3.4 扩散电容的计算 138

5.4 PN结击穿 139

5.4.1 雪崩击穿 139

5.4.2 隧道击穿（齐纳击穿） 139

5.4.3 热电击穿 140

习题5 140

第6章 固体表面及界面接触现象 142

6.1 表面态 142

6.1.1 理想表面和实际表面 142

6.1.2 表面态 143

6.1.3 表面态密度 144

6.2 表面电场效应 145

6.2.1 外电场对半导体表面的影响 145

6.2.2 表面空间电荷区的电场、面电荷密度和电容 146

6.2.3 各种表面层状态 149

6.2.4 表面电导 152

6.3 金属与半导体的接触 153

6.3.1 金属和半导体的功函数 153

6.3.2 接触电势差和接触势垒 155

6.3.3 金属与半导体接触的整流特性 158

6.3.4 欧姆接触 159

6.4 MIS结构的电容-电压特性 160

6.4.1 理想MIS结构电容 160

6.4.2 理想MIS结构的C-V特性 161

6.4.3 功函数差及绝缘层中电荷对C-V特性的影响 164

6.5 异质结 166

6.5.1 异质结的分类 166

6.5.2 突变异质结的能带图 167

6.5.3 异质结的电流电压特性 170

6.5.4 半导体超晶格 171

习题6 173

第7章 半导体器件基础 175

7.1 二极管 175

7.1.1 二极管的基本结构 175

7.1.2 整流二极管 176

7.1.3 齐纳二极管 177

7.1.4 变容二极管 178

7.1.5 肖特基二极管 179

7.2 双极型晶体管 180

7.2.1 BJT的基本结构 180

7.2.2 BJT的电流-电压特性 181

7.3 场效应晶体管 186

7.3.1 JFET 187

7.3.2 MOSFET 188

7.3.3 MESFET 191

7.4 半导体集成器件 192

7.4.1 集成电路的构成 192

7.4.2 微细加工技术 194

习题7 197

第8章 固体光电基础 198

8.1 固体的光学常数 198

8.1.1 折射率与消光系数 198

8.1.2 克拉末-克龙尼克（Kramers-Kronig）关系 199

8.2 光学常数的测量 200

8.3 半导体的光吸收 203

8.3.1 本征吸收 203

8.3.2 直接跃迁和间接跃迁 204

8.3.3 其他吸收过程 206

8.4 半导体的光电导 209

8.4.1 附加电导率 209

8.4.2 定态光电导及其弛豫过程 210

8.4.3 本征光电导的光谱分布 211

8.4.4 杂质光电导 212

8.5 PN结的光生伏特效应和太阳能电池 212

8.5.1 PN结的光生伏特效应 213

8.5.2 光电池的电流电压特性 213

8.5.3 太阳能电池及其光电转换效率 214

8.6 半导体发光 217

8.6.1 辐射跃迁 217

8.6.2 发光效率 219

8.6.3 电致发光激发机构 220

8.6.4 发光二极管（LED） 221

8.6.5 半导体激光器（LD） 222

习题8 224

附表 226

参考文献 228