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第一章 完整晶体的能带理论 1

1.1 预备知识 1

1.2 正交化平面波(OPW)和赝势(Pseudopotential)方法 6

1.3 赝势方法进一步讨论 22

1.3.1 密度泛函理论 22

1.3.2 自洽赝势计算和规范保持(norm-conserving)赝势 24

1.3.3 交换和关联作用局域密度近似(LDA)和准粒子 26

1.3.4 晶体系统总能量和结构参数 30

1.4 紧束缚近似或原子轨道线性组合近似(LCAO) 36

1.5 k·p方法及有效质量 50

1.6 自旋轨道耦合和由此引起的简并态的分裂 56

参考文献 71

第二章 半导体中的缺陷态 75

2.1 引言 75

2.2 对具有点缺陷的非理想晶体中的电子态的一般讨论 78

2.3 浅能级的有效质量近似(EMT) 85

2.4 深能级的集团模型(cluster)方法、Koster-S1ater格林函数方法和负U中心 95

2.5 载流子通过深能级间接复合动力学 105

2.6 利用瞬态方法研究缺陷能级 114

2.6.1 半导体结势垒区(空间电荷区)的瞬变分析 115

2.6.2 等温条件下的瞬态分析 121

2.6.3 深能级瞬态谱(DLTS)方法 128

2.7 磁共振方法研究深能级(EPR，ENDOR和ODMR) 131

2.7.1 缺陷电子与磁场的相互作用 132

2.7.2 超精细作用 133

2.7.3 电子顺磁共振实验 136

2.7.4 g张量 141

2.7.5 双共振(ENDOR) 143

2.7.6 光测磁共振(ODMR) 143

2.8 深能级对载流子的复合机构——多声子无辐射复合 145

参考文献 155

第三章 半导体的光学性质 161

3.1 固体宏观光学响应函数 161

3.1.1 光的传播 161

3.1.2 光的反射 162

3.1.3 光的透射 163

3.1.4 Kramers-Kronig色散关系 164

3.2.1 直接跃迁吸收边 168

3.2 靠近吸收边的本征吸收 168

3.2.2 非直接跃迁吸收边 179

3.3 激子(excitons) 和激子效应 180

3.3.1 激子 180

3.3.2 激子效应对直接跃迁吸收边谱的影响 186

3.3.3 激子效应对非直接跃迁吸收边谱的影响 191

3.4 高能量跃迁 194

3.4.1 联合态密度和临界点 194

3.4.2 反射谱 197

3.4.3 调制反射谱 199

3.5 缺陷态对应的光电离谱 202

3.6.1 带内跃迁 206

3.6 自由载流子吸收 206

3.6.2 带间跃迁 208

3.7 晶格吸收 210

3.8 光发射 213

3.8.1 光场态密度及有关定义 214

3.8.2 受激吸收和发射，自发发射 216

3.8.3 各种发光过程(弱的自发辐射) 219

3.8.4 光吸收和光发射之间的关系，推广的Van Roosbroeck-Shockley关系，光放大(强的发射) 226

3.9 光的非弹性散射——拉曼散射 229

3.9.1 有关名词和经典图象 229

3.9.2 拉曼散射的量子力学图象 231

3.9.3 共振拉曼散射 236

3.9.4 受激拉曼散射 238

3.9.5 极化激元 239

参考文献 245

第四章 半导体表面 250

4.1 引言 250

4.2 表面晶格结构 251

4.2.1 二维周期性 251

4.2.2 表面重构 254

4.3 表面电子态 255

4.3.1 一般讨论 255

4.3.2 自洽赝势方法 258

4.3.3 LCAO方法 268

4.3.4 格林函数方法 270

4.4 对表面重构的进一步讨论 276

4.4.1 Si｛100｝2×1表面 277

4.4.2 Si｛111｝2×l表面 277

4.4.3 Si｛111｝7×7表面 279

4.5 表面的实验研究方法 281

4.5.1 综述 281

4.5.2 光电子谱(PS) 287

4.5.3 低能电子衍射(LEED) 294

参考文献 298

第五章 异质结，量子阱，超晶格和量子Hall效应 303

5.1 异质结的能带失调 303

5.2 量子阱 307

5.2.1 量子阱中的束缚量子态 308

5.2.2 量子阱中的能态密度 310

5.2.3 量子阱中光跃迁对应的光吸收和发射 312

5.3 超晶格 315

5.3.1 一般概念 315

5.3.2 利用LCAO方法、有效质量方法和赝势方法对超晶格能带结构作进一步讨论 320

5.4 量子Hall效应 329

参考文献 336

附录A 群论知识备忘录 339

附录B 光和电子相互作用的量子理论 359

附录C 半导体物理研究中常用数据和图表 364

附录的参考文献 372

后记 374