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第1章 半导体结构学基础 1

1.1 半导体的化学结构 1

1.1.1 元素周期表 1

1.1.2 原子结构 2

1.1.3 电离能、电子亲和能及电负性 8

1.1.4 结合键 10

1.2 半导体晶体学基础 12

1.2.1 晶体基本概念 12

1.2.2 常见的晶体结构 18

1.2.3 晶体结构缺陷 23

1.2.4 晶体中的界面 25

1.3 半导体的晶体结构 27

1.3.1 ⅣA族元素半导体 27

1.3.2 ⅢA-ⅤA族化合物半导体 28

1.3.3 ⅡB-ⅥA族化合物半导体 31

参考文献 33

第2章 半导体物理学基础 34

2.1 能带理论 34

2.1.1 能带 34

2.1.2 布里渊区 35

2.1.3 费米分布函数与费米能级 38

2.2 半导体中的杂质与缺陷 39

2.3 半导体的载流子传输特性 41

2.3.1 半导体中的载流子 42

2.3.2 半导体中载流子的漂移 43

2.4 半导体中的界面接触特性 46

2.4.1 功函数 46

2.4.2 半导体的界面接触 46

2.5 半导体的霍尔效应 49

2.6 pn结 51

2.6.1 空间电荷区 51

2.6.2 能带图 52

2.6.3 电流电压特性 53

2.6.4 理想pn结模型及其电流电压方程 56

2.6.5 pn结击穿 56

2.6.6 pn结的隧道效应 57

2.7 量子阱与超晶格 58

2.7.1 单量子阱与二维电子气 58

2.7.2 多量子阱与超晶格 60

参考文献 61

第3章 半导体化合物的电学性质 62

3.1 载流子输运 62

3.1.1 迁移率 63

3.1.2 电阻率 65

3.1.3 载流子复合和寿命 66

3.1.4 热电子发射 67

3.1.5 隧穿 67

3.1.6 空间电荷效应 68

3.2 半导体中的能带 68

3.3 ZnO宽带隙半导体 69

3.3.1 ZnO半导体能带 70

3.3.2 n型掺杂与电学性质 70

3.3.3 p型掺杂与电学性质 71

3.4 GaN半导体材料 72

3.4.1 GaN的晶格结构和能带 72

3.4.2 GaN的电学特性 74

3.5 GaAs半导体材料 74

3.5.1 GaAs的能带结构及其主要特点 74

3.5.2 GaAs电学特性 75

3.6 其他ⅢA-ⅤA族半导体材料 76

3.6.1 InSb的能带结构及电学特性 76

3.6.2 GaP的能带结构及电学特性 77

3.7 ⅡB-ⅥA族化合物的能带结构 77

3.8 其他能带结构 78

3.8.1 固溶体的能带结构 78

3.8.2 施主和受主能级 79

3.8.3 异质结的能带图 80

3.8.4 异型异质结的电学特性 84

3.9 LED发光器件的电参数 86

参考文献 87

第4章 半导体化合物的光学特性 88

4.1 光、光度学、辐射度学和色度学的基本概念 88

4.1.1 光的基本概念 88

4.1.2 光度学与辐射度学参数 89

4.1.3 相关色度学参数 89

4.2 光与物质的相互作用 90

4.2.1 线性光学性能 90

4.2.2 非线性光学性能 93

4.3 半导体材料发光性能参数 94

4.3.1 发射光谱 95

4.3.2 吸收光谱 96

4.3.3 激发光谱 96

4.3.4 发光衰减 96

4.3.5 发光效率 97

4.4 半导体的光吸收 99

4.4.1 本征吸收 99

4.4.2 直接跃迁和间接跃迁 100

4.4.3 其他吸收过程 103

4.5 半导体的光生伏特效应 106

4.5.1 pn结的光生伏特效应 106

4.5.2 光电池的电流电压特性 107

4.6 半导体发光 108

4.6.1 辐射跃迁 109

4.6.2 发光效率 111

4.6.3 电致发光激发 112

4.7 半导体激光 113

4.7.1 自发辐射和受激辐射 113

4.7.2 pn结激光器原理 114

4.7.3 激光材料 117

参考文献 117

第5章 半导体化合物应用简介 119

5.1 半导体概述 119

5.1.1 半导体材料发展 119

5.1.2 半导体元素材料及应用 120

5.1.3 半导体化合物材料及其应用 124

5.2 半导体化合物在LED产业中的应用 127

5.2.1 LED照明产品 128

5.2.2 显示领域 134

5.2.3 信息指示领域 137

5.2.4 LED其他领域 138

5.3 半导体化合物太阳电池 139

5.3.1 概述 139

5.3.2 太阳能电源的应用 141

5.4 半导体化合物激光器 143

5.4.1 概述 143

5.4.2 半导体激光器发展 143

5.4.3 应用 145

参考文献 148

第6章 半导体化合物光电器件 150

6.1 半导体化合物LED器件 150

6.1.1 原理 150

6.1.2 LED器件结构 153

6.1.3 芯片结构 159

6.1.4 几种典型的衬底LED芯片结构 162

6.2 半导体激光器 166

6.2.1 概述 166

6.2.2 半导体激光器的工作原理 167

6.2.3 半导体激光器结构 170

6.2.4 半导体激光器的类型 172

6.3 太阳电池 176

6.3.1 概述 176

6.3.2 太阳电池的原理 176

6.3.3 太阳电池的结构 178

6.3.4 太阳电池的分类 180

6.3.5 太阳电池组件结构 183

参考文献 184