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第一章　半导体中载流子散射 1

1.1　弛豫时间 1

一、带内弹性散射 2

二、带内非弹性散射 4

三、带（谷）间弹性与非弹性散射 7

1.2　微分散射截面 10

一、玻恩一级近似 11

二、玻恩二级近似 11

1.3　电离中心散射 13

一、裸露电离中心散射 13

二、屏蔽电离中心散射 14

1.4　位错线散射 15

一、位错线的屏蔽势 15

二、位错线散射的弛豫时间 17

1.5　长声学波畸变势散射 19

一、晶格振动量子化、声子与位移矢量 20

二、长声学波畸变势 26

三、跃迁几率与弛豫时间 27

1.6　长光学波极化势散射 29

一、长光学波极化势 29

二、跃迁几率与弛豫时间 34

1.7　长光学波畸变势散射 38

1.8　谷间散射 40

一、等价谷间散射 40

二、不等价谷间散射 42

1.9　载流子散射的路径积分方法 44

一、传播函数与微扰展开 44

二、路径积分在散射中的应用 47

第二章　半导体中载流子输运 52

2.1　弱场下求解玻耳兹曼方程 52

一、弱场下求解玻耳兹曼方程 52

二、电流密度方程 55

2.2　弱场下多能谷的电子输运 56

一、电导率 57

二、霍尔系数 60

三、磁阻 62

2.3　弱场下扭曲球面谷的空穴输运 64

一、扭曲球面的能量方程 64

二、空穴的电导率、霍尔系数、磁阻 68

2.4　弱场下高频电导 71

2.5　强场下求解玻耳兹曼方程 75

2.6　强场下多能谷的电子输运 79

2.7　热载流子输运 83

一、与声学波相互作用 85

二、与光学波相互作用 89

三、多能谷的热电子效应 90

2.8　Kubo-Greenwood公式 94

2.9　Kubo电导公式 98

2.10　Monte-Carlo方法 102

一、Monte-Carlo方法的基本过程 103

二、Monte-Garlo方法的应用 107

2.11　静压力对输运的影响 120

一、应变、应力张量、压阻系数 121

二、压阻效应 127

第三章　二维电子气 135

3.1　构成二维电子气的器件结构 136

一、液氮表面 136

二、金属-绝缘层-半导体空间电荷层 138

三、异质结量子阱 140

3.2　二维电子气的子能带 142

一、三角势近似 142

二、哈特利（Hartree）自洽变分法 146

三、能谷分裂（Valley Splitting） 150

四、能态密度 152

3.3　磁量子化 153

3.4　朗道能级展宽 156

3.5　扩展态电子输运（Extended State） 164

一、二维电子气扩展态电子输运的基本公式 164

二、电离中心散射 168

三、界面粗糙散射（Interface Roughness Scattering） 172

3.6　定域态电子输运（Localized State） 177

一、迁移率边跃迁导电（Mobility Edge） 177

二、可变程跳跃导带（Variable Range Hopping） 180

三、渗流模型导带（Percolation Model） 182

四、弱定域态导电（Weak Localization state） 185

3.7　磁量子化输运 186

一、几个重要的实验结果 186

二、霍尔电阻率平台效应的量子理论 190

三、电导率的唯象理论 193

四、量子输运的格林函数方法 194

3.8　二维电子气的等离子体振荡 203

3.9　二维电子气中电子与电子相互作用势 206

第四章　超晶格 212

4.1　超晶格的子能带 213

一、超晶格结构与分类 213

二、无限深方形沟道势阱近似 215

三、有限深方形沟道势阱近似 218

四、哈特利（Hartree）自洽近似 221

4.2　超晶格方向电流输运 227

一、转移矩阵法 227

二、求解玻耳兹曼输运方程 233

三、非均匀场下的电流公式 236

4.3　超晶格的光吸收 242

一、退极化场效应（Depolarization Field Effect） 242

二、局域场效应（Local Field Effect） 245

4.4　超晶格激子 248

一、无限深势阱近似下超晶格激子 249

二、有限深势阱超晶格激子 256

4.5　超晶格的电场效应 259

一、无限深势阱模型的判据 260

二、电场对子能带边的调制效应 261

三、电场对激子结合能的影响与激子的离化 267

4.6　超晶格量子阱中杂质能级 272

4.7　半磁半导体超晶格 275

一、半磁半导体基本性质 275

二、3d5电子与带内电子的自旋交换作用 280

三、半磁半导体超晶格 285

4.8　胁变超晶格（Strained Layer Superlattice） 288

第五章　半导体界面 293

5.1　Si-SiO2界面的基本性质 294

一、界面荷电中心 294

二、界面态模型 297

三、界面结构与形貌 299

四、界面物理的基本公式 300

5.2　表面电子态 301

一、薄片（Slab）模型的原子轨道波函数线性组合法（LCAO） 302

二、薄片（Slab）模型的赝势法 306

5.3　界面态导电方程 310

一、单一能级界面态的导电方程 310

二、准连续分布界面态的导电方程 313

5.4　表面势起伏对界面态导电性质的影响 316

一、表面势起伏 318

二、表面势起伏对界面态电导和电容的影响 323

5.5　界面态测量 326

一、电导法 327

二、常电容深能级瞬态谱法（CC-DLTS） 331

5.6　MOS反型层结构参数的电流输运方程 336

一、栅极与源-漏极间的电流输运方程 336

二、源极与漏极间的电流方程 340

5.7 Ⅲ-Ⅴ簇化合物半导体界面态模型 342

一、GaAs表面结构和本征表面电子态 342

二、统一缺陷模型 347

第六章　半导体中杂质和缺陷能级 350

6.1　有效质量理论 351

一、非简并情况下的有效质量理论 351

二、简并情况下的微扰方程 355

6.2　有效质量理论的应用条件与浅能级 358

一、应用条件 358

二、Ge和Si中浅能级 361

6.3　深能级计算方法 363

一、格林函数方法 363

二、集团模型方法（Cluster Model） 368

6.4　深能级的复合统计与复合机理 370

一、稳态下复合统计 370

二、瞬态复合过程 373

三、复合机理 375

6.5　辐射复合的量子理论 380

6.6　俄歇复合（Auger Recombination）的量子理论 383

一、俄歇过程跃迁矩阵元 383

二、复合速率 387

6.7　多声子复合的量子理论 390

6.8　深能级研究的DLTS方法 399

一、半导体结势垒区电容的瞬变分析 400

二、深能级瞬态谱理论 403

三、DLTS谱仪 409

6.9　杂质和缺陷研究的磁共振方法 411

一、电子自旋共振 411

二、电子-核双共振 416

第七章　半导体的光学性质 419

7.1　基本公式 419

一、光学性质的基本公式 419

二、Kramers-Kronig公式 422

7.2　带间吸收 426

一、直接吸收 427

二、直接吸收联合态密度与能带结构 430

三、间接吸收 434

四、间接吸收联合态密度 439

7.3　杂质吸收 440

7.4　晶格弛豫对杂质吸收谱线的展宽 445

7.5 自由载流子吸收 449

一、二级微扰跃迁几率 449

二、吸收系数 451

7.6　激子吸收 455

一、直接带激子吸收 457

二、间接带激子吸收 461

7.7　电场对吸收边的影响与磁光吸收 464

一、电场对吸收边的影响 464

二、磁光吸收 466

7.8　晶格吸收和反射 473

一、晶格吸收 473

二、晶格反射与ω～kL色散关系 476

7.9　光非弹性散射（Raman散射） 479

一、喇曼散射的电极化理论 480

二、喇曼散射的量子理论 482

第八章　半导体中超快现象及其研究方法 487

8.1　半导体中超快现象（Ultrafast） 487

8.2　超短脉冲的产生 487

一、超短激光脉冲 488

二、超短电脉冲 491

三、超短声脉冲 494

8.3　超短脉冲的测量 497

一、超短光脉冲测量 497

二、超短电脉冲测量的奥斯顿相关法（Auston Correlator） 498

三、超短电脉冲测量的电光采样法（Electro-Optic Sampling） 501

8.4　半导体中超快现象的测量 505

一、同步激发-探测法 506

二、瞬态光致发光法 507

三、超快光脉冲感应电磁辐射 510

参考资料 511

本书常用符号说明 534