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第一章 绪论 1

1.1 什么是非晶态半导体 1

1.2 非晶态半导体发展简史 3

1.3 非晶态半导体的分类 6

2.6.1 连续无规网络模型4 7

1.4 晶态半导体与非晶态半导体 9

1.5 无序体系 11

1.5.1 原胞无序 11

1.5.2 结构无序 12

1.5.3 拓扑型无序 13

第二章 非晶态半导体的形成及结构检测方法 17

2.1 气体的辉光放电分解法 17

2.1.1 辉光放电装置 18

2.1.2 辉光放电原理 19

2.1.3 电子温度 21

2.2 射频溅射法 22

2.2.1 射频溅射原理和设备 23

2.2.2 反应溅射 24

2.2.3 溅射系数和沉积速率 24

2.3 辉光放电等离子体中的反应过程 26

2.3.1 SiH4的分解过程 26

2.3.2 生长机理 28

2.4 高速、高质量制备α-Si:H薄膜 31

2.4.1 反应气体压强的影响 32

2.4.2 提高α-Si:H薄膜的沉积速率 33

2.4.3 辉光放电系统外加磁场 35

2.4.4 大面积α-Si:H薄膜的制备 36

2.4.5 硅基合金非晶态半导体薄膜的制备 37

2.5 光化学汽相反应沉积法 37

2.5.1 光-CVD沉积系统及沉积过程 39

2.5.2 用光-CVD沉积α-Si:H膜的性质 42

8.6.2 反向特性 43

2.5.3 用光-CVD技术沉积μc-Si:H膜的性质 44

2.6 非晶态半导体的结构模型 47

2.6.2 微晶模型 48

2.6.3 α-Si:H薄膜的实际结构 49

2.7 X射线衍射分析 51

2.7.1 X射线衍射原理 51

2.7.2 原子径向分布函数 54

2.7.3 微晶粒大小的计算 56

2.7.4 小角度散射 57

2.7.5 扩展X射线吸收边精细结构分析 59

2.8 电子显微镜技术 64

2.9 红外吸收光谱 66

2.9.1 红外吸收谱 67

2.9.2 远红外吸收谱 70

2.10 拉曼光散射 73

2.11.1 红外吸收光谱法 79

2.11 氢含量的测定 79

2.11.2 核反应技术 81

2.11.3 4He+离子反冲技术 83

2.11.4 氢释放谱 84

2.11.5 色谱法 86

2.12 光电子能谱分析 88

2.12.1 X射线光电子能谱 88

2.12.2 紫外光电子谱 93

第三章 非晶态半导体中的化学键与缺陷态 101

3.1 缺陷态的共价键理论基础 101

3.2 非晶态半导体的正常结构成键 106

3.3 非晶态半导体中结构缺陷的形式 110

3.4 硫系玻璃和V族元素材料中的缺陷态 114

3.4.1 荷电悬挂键模型 114

3.4.2 换价对模型 116

3.4.3 紧密换价对 117

3.5 硅系非晶态半导体薄膜中的缺陷态 119

3.5.1 悬挂键和退杂化缺陷态 120

3.5.2 二配位缺陷To2 122

3.5.3 三中心键 123

3.5.4 亲密电荷转移缺陷 123

3.6 掺杂α-Si:H薄膜中的缺陷态 125

3.6.1 掺磷引起的缺陷态 125

3.6.2 掺硼引起的缺陷态 128

3.6.3 氧引起的缺陷态 130

3.6.4 其它杂质缺陷态 131

3.7 热力学和应力引起的缺陷态 131

3.7.1 热力学引起的缺陷态 131

3.7.2 应力引起的缺陷态 132

3.8 非晶态半导体中的其它缺陷态 133

3.8.1 孤对互作用 133

3.8.2 配价键 134

3.8.3 电荷补偿 135

3.8.4 过渡金属和稀土元素所引入的缺陷态 136

3.8.5 孤对的补偿 138

第四章 非晶态半导体的电子态与能带模型 140

4.1 无序势场中电子的定域化效应 140

4.1.1 定域态与扩展态 140

4.1.2 Anderson定域化的临界条件和Anderson转变 141

4.1.3 带尾态和缺陷态的定域化 146

4.1.4 Anderson转变的一些例证 147

4.2 电子相关作用，Hubbard带 150

4.2.1 Hubbard带的形成 152

4.2.2 Hubbard带中的电子传导特性 153

4.3 定域化的渗流理论 156

4.3.1 渗流理论的基本概念 156

4.3.2 无序势场中粒子的渗流理论 158

4.4 定域化的标度理论 160

4.4.1 重整化群理论简介 162

4.4.2 Anderson定域化标度理论 164

4.5 最小金属电导率 169

4.5.1 电导率的计算 169

4.5.2 电导率随无序势Vo的变化 171

4.5.3 二维无序体系的σmin 172

4.6 非晶态半导体的能带模型 173

4.6.1 Mott-CFO模型 173

4.6.2 Mott Davis模型 175

4.7 研究隙态密度及其分布的实验方法 176

4.7.1 场效应法（FE） 178

4.7.2 低频C-V法 182

4.7.3 深能级瞬态谱 185

4.7.4 空间电荷限制电流法 196

4.7.5 电子自旋共振法 202

4.7.6 内光发射瞬态电流法 206

第五章 非晶态半导体中载流子的输运性质 212

5.1 直流电导和迁移率 212

5.1.1 费米能级附近的定域态跳跃传导 213

5.1.2 带尾定域态中的跳跃传导 218

5.1.3 扩展态中的传导 219

5.2 温差电动势率 222

5.2.1 扩展态中的传导 223

5.2.2 带尾定域态中的传导 227

5.2.3 费米能级附近的定域态传导 229

5.3 霍耳效应 229

5.4 交流电导率 234

5.5 光电导 238

5.5.1 光电导的复合过程 238

5.5.2 光电导基本方程 243

5.5.3 掺杂对光电导的影响 244

5.6 弥散性传导 249

5.6.1 非弥散性传导 250

5.6.2 弥散性传导 252

5.7.1 渡越时间法 259

5.7 研究弥散性传导过程的实验方法 259

5.7.2 表面传输波方法 265

5.8 具有两相结构的α-Si:H薄膜的传导模型 268

5.9 微晶硅的输运特性 273

第六章 非晶态半导体的光学性质 284

6.1 光吸收 284

6.1.1 吸收光谱 284

6.1.2 吸收边和光学带隙 285

6.1.3 弱吸收区 292

6.2 影响光学带隙的因素 295

6.2.1 组分对光学带隙的影响 295

6.2.2 工艺条件对光学带隙的影响 303

6.2.3 掺杂对光学带隙的影响 306

6.2.4 μc-Si:H的光吸收特征 306

6.3 光学常数 310

6.3.1 薄膜光学 314

6.3.2 非晶态半导体的光学常数 317

6.4 光诱导效应及其物理机制 324

6.4.1 Staebler-Wronski效应的实验现象 326

6.4.2 Staebler-Wronski效应的物理模型 333

6.4.3 用两相结构模型解释光诱导现象 337

7.1.3 形成非晶态固体所需要的临界冷却速度 339

6.5 光致发光 340

6 5.1 硫系非晶态半导体的光致发光 340

6.5.2 硅系非晶态半导体的光致发光 342

第七章 硫系非晶态半导体和其它非晶态半导体 350

7.1 非晶态固体的形成理论 350

7.1.1 非晶态固体的形成本质 351

7.1.2 非晶态固体的形成能力 355

7.4 形成非晶态固体能力的判据 361

7.2 熔体的快速冷却法 363

7.3 蒸发法 368

7.3.1 电阻加热蒸发 369

7.3.2 电子束蒸发 371

7.4 硫系玻璃中的掺杂作用 373

7.4.1 硫系玻璃掺杂的特点 373

7.4.2 掺杂使电导激活能减小模型 374

7.4.3 掺入过渡族元素的作用 376

7.4.4 掺入卤族元素的作用 378

7.5 硫系非晶态半导体的电学性质 379

7.5.1 直流电导率 379

7.5.2 交流电导率 381

7.5.3 温差电动势率 382

7.5.4 霍耳效应 385

7.6.1 硫系玻璃的光电导现象 386

7.6 硫系玻璃的光电导现象和光致结构变化效应 386

7.6.2 硫系玻璃的光致结构变化效应 388

7.7 非晶态砷的性质 393

7.7.1 砷的各种形态及其制备 394

7.7.2 非晶态砷的电学性质 394

7.7.3 非晶态砷的光学性质 397

7.8 非晶态锑的性质 399

7.9 非晶态Ⅲ-Ⅴ族半导体薄膜 402

第八章 掺杂与pn结 410

8.1 态密度分布和掺杂的可能性 410

8.2 α-Si:H薄膜的掺杂机理 411

8.2.1 α-Si:H薄膜的掺杂特性 412

8.2.2 掺杂剂换价对模型 414

8.2.3 DAVP模型的实验证据 416

8.2.4 两相结构模型 418

8.3 磷掺杂和硼掺杂对α-Si:H薄膜性质和结构的影响 419

8.3.1 用掺杂控制电导率 420

8.3.2 掺杂对α-Si:H薄膜结构的影响 421

8.4 其它杂质对α-Si:H薄膜的影响 422

8.5 非晶态半导体势垒与pn结 424

8.5.1 电荷分布与势垒的形成 424

8.5.2 势垒的剖面 428

8.5.3 势垒电容 430

8.6 α-Si pn结的整流特性 431

8.6.1 正向特性 432

8.6.3 大电流整流二极管 435

第九章 非晶态半导体的应用 439

9.1 非晶态半导体的应用概况 439

9.1.1 非晶态半导体的应用特点 439

9.1.2 非晶态半导体的应用概况 439

9.2.1 单晶太阳电池发展现状 442

9.1.3 非晶态半导体的应用前景 442

9.2 α-Si:H太阳电池的特点 442

9.2.2 α-Si:H太阳电池的优点 444

9.3 α-Si:H太阳电池的工作原理和参数 445

9.3.1 无光照和有光照下的pn结 445

9.3.2 α-Si:H太阳电池参数 447

9.4 α-Si:H太阳电池的结构和性能 449

9.5 α-Si:H太阳电池的制造和应用 456

9.5.1 α-Si:H太阳电池的制造 456

9.5.2 α-Si:H太阳电池的应用 459

9.6 提高α-Si:H太阳电池效率和降低成本的一些措施 460

9.6.1 本征层 460

9.6.2 表面重掺杂层 463

9.6.3 底部重掺杂层和衬底 463

9.6.4 太阳光的有效利用 464

9.6.5 降低太阳电池成本问题 465

9.6.6 提高电池的可靠性 467

9.7 α-Si:H太阳电池中载流子输运理论 468

9.8 α-Si场效应管与集成电路 474

9.8.1 α-Si场效应管的结构及其制备工艺 475

9.8.2 α-Si场效应管的工作特性 476

9.8.3 α-Si场效应管集成电路（逻辑电路） 478

9.8.4 α-Si场效应管在液晶显示板中的应用 480

9.8.5 α-Si图象传感器 481

9.9 α-Si电荷耦合器件 482

9.10 非晶态半导体静电成象器件 484

9.10.1 高阻光电材料中的电荷充放电和图象记录 484

9.10.2 静电成象的基本过程 486

9.10.3 非晶态半导体静电成象材料 488

9.10.4 静电成象器件 491

9.11 α-Si1-xcx:H薄膜发光二极管 493

9.12.1 α-Si钝化膜的工作原理 495

9.12 α-Si的钝化保护作用 495

9.12.2 α-Si:H钝化膜的应用 497

9.13 硫系非晶态半导体的开关与记忆器件 498

第十章 非晶态半导体多层膜结构 504

10.1 晶态半导体超晶格 504

10.2 非晶态半导体多层膜的制备 508

10.3 非晶态半导体多层膜结构的检测 510

10.4 非晶态半导体多层膜的光学性质 512

10.5 非晶态半导体多层膜的电学性质 517

10.6 具有调制掺杂结构的α-Si多层膜 521

10.6.1 持续光电导效应 521

10.6.2 调制掺杂多层膜中的复合过程 522

10.7 非晶硅多层膜的界面特性 524

10.8 应用及展望 528

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