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內容簡介

　　本書以正確闡述物理概念為主，輔以必要的數學推導，理論分析有一定深度，但又不是把基本物理概念淹沒在繁瑣的數學運算中，使讀者通過學習，達到對半導體中的各種基本物理現象有一全麵正確的概念，建立起清晰的半導體物理圖像，為後續課程的學習，研究工作的開展，理解各種半導體器件，集成電路的工作機理打下良好的基礎。

作者簡介

　　西安交通大學電子與信息工程學院微電子學係教授﹑博士生導師，一直從事教學及科研工作。對本科生講授過《普通物理學》﹑《原子物理學》﹑《固體物理學》 ﹑《半導體物理學》，《半導體物理與器件》﹑《半導體器件工藝》﹑《半導體物理與工藝實驗》。對碩士生講授過《太陽電池物理》﹑《半導體集成光學》。對博士生講授過《半導體光電子學和光集成》等課程。

目錄

目 錄

第1章 半導體中的電子狀態

1.1 半導體的晶格結構和結閤性質

1.1.1 金剛石型結構和共價鍵

1.1.2 閃鋅礦型結構和混閤鍵

1.1.3 縴鋅礦型結構 3

1.2 半導體中的電子狀態和能帶 4

1.2.1 原子的能級和晶體的能帶 4

1.2.2 半導體中電子的狀態和能帶

1.2.3 導體、半導體、絕緣體的能帶

1.3 半導體中電子的運動 有效質量

1.3.1 半導體中 E(k)與k 的關係［3］

1.3.2 半導體中電子的平均速度

1.3.3 半導體中電子的加速度

1.3.4 有效質量的意義

1.4 本徵半導體的導電機構空穴 ［3］

1.5 迴鏇共振［4］

1.5.1 k 空間等能麵

1.5.2 迴鏇共振

1.6 矽和鍺的能帶結構

1.6.1 矽和鍺的導帶結構

1.6.2 矽和鍺的價帶結構

1.7 Ⅲ�並踝寤�閤物半導體的能帶結構 ［7］

1.7.1 銻化銦的能帶結構

1.7.2 砷化鎵的能帶結構 ［8］

1.7.3 磷化鎵和磷化銦的能帶結構

1.7.4 混閤晶體的能帶結構

★1.8 Ⅱ�並鱟寤�閤物半導體的能帶結構

★1.8.1 二元化閤物的能帶結構

★1.8.2 混閤晶體的能帶結構

★1.9 Si 1- x Ge x 閤金的能帶

★1.10 寬禁帶半導體材料

★1.10.1 GaN、AlN的晶格結構和能帶 ［18］

★1.10.2 SiC的晶格結構與能帶

習題

參考資料

第2章 半導體中雜質和缺陷能級

2.1 矽、鍺晶體中的雜質能級

2.1.1 替位式雜質 間隙式雜質

2.1.2 施主雜質、施主能級

2.1.3 受主雜質、受主能級 39

2.1.4 淺能級雜質電離能的簡單計算 ［２，３］

2.1.5 雜質的補償作用

2.1.6 深能級雜質

2.2 Ⅲ�並踝寤�閤物中的雜質能級

★2.3 氮化鎵、氮化鋁、碳化矽中的雜質能級 0 2.4 缺陷、位錯能級

2.4.1 點缺陷

2.4.2 位錯 3

習題

參考資料 5

第3章 半導體中載流子的統計分布

3.1 狀態密度 ［1，2］

3.1.1 k空間中量子態的分布

3.1.2 狀態密度

3.2 費米能級和載流子的統計分布

3.2.1 費米分布函數

3.2.2 玻耳茲曼分布函數

3.2.3 導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度

3.2.4 載流子濃度乘積n ０p ０

3.3 本徵半導體的載流子濃度

3.4 雜質半導體的載流子濃度

3.4.1 雜質能級上的電子和空穴

3.4.2 n型半導體的載流子濃度

3.5 一般情況下的載流子統計分布

3.6 簡並半導體 ［2，5］

3.6.1 簡並半導體的載流子濃度

3.6.2 簡並化條件

3.6.3 低溫載流子凍析效應

3.6.4 禁帶變窄效應

��3.7 電子占據雜質能級的概率

［2，6，7］

��3.7.1 電子占據雜質能級概率的討論

��3.7.2 求解統計分布函數

習題

參考資料

第4章 半導體的導電性

4.1 載流子的漂移運動和遷移率

4.1.1 歐姆定律

4.1.2 漂移速度和遷移率

4.1.3 半導體的電導率和遷移率

4.2 載流子的散射

4.2.1 載流子散射的概念

4.2.2 半導體的主要散射機構 ［1］

4.3 遷移率與雜質濃度和溫度的關係

4.3.1 平均自由時間和散射概率的關係

4.3.2 電導率、遷移率與平均自由時間的關係

4.3.3 遷移率與雜質和溫度的關係

4.4 電阻率及其與雜質濃度和溫度的關係

4.4.1 電阻率和雜質濃度的關係

4.4.2 電阻率隨溫度的變化

★4.5 玻耳茲曼方程 ［１１］ 、電導率的統計理論

★4.5.1 玻耳茲曼方程

★4.5.2 弛豫時間近似

★4.5.3 弱電場近似下玻耳茲曼方程的解

★4.5.4 球形等能麵半導體的電導率

4.6 強電場下的效應 ［１２］ 、熱載流子

4.6.1 歐姆定律的偏離

★4.6.2 平均漂移速度與電場強度的關係

★4.7 多能榖散射、耿氏效應

★4.7.1 多能榖散射、體內負微分電導

★4.7.2 高場疇區及耿氏振蕩

習題

參考資料

第5章 非平衡載流子

5.1 非平衡載流子的注入與復閤

5.2 非平衡載流子的壽命

5.3 準費米能級

5.4 復閤理論

5.4.1 直接復閤

5.4.2 間接復閤

5.4.3 錶麵復閤

5.4.4 俄歇復閤

5.5 陷阱效應

5.6 載流子的擴散運動

5.7 載流子的漂移擴散，愛因斯坦關係式

5.8 連續性方程式

5.9 矽的少數載流子壽命與擴散長度

參考資料

第6章 pn結

6.1 pn結及其能帶圖

6.1.1 pn結的形成和雜質分布 ［１～３］

6.1.2 空間電荷區

6.1.3 pn結能帶圖

6.1.4 pn結接觸電勢差

6.1.5 pn結的載流子分布

6.2 pn結電流電壓特性

6.2.1 非平衡狀態下的pn結

6.2.2 理想pn結模型及其電流電壓方程 ［４］

6.2.3 影響pn結電流電壓特性偏離理想方程的各種因素 ［1，2，5］

6.3 pn結電容 ［1，2，6］

6.3.1 pn結電容的來源

6.3.2 突變結的勢壘電容

6.3.3 綫性緩變結的勢壘電容

6.3.4 擴散電容

6.4 pn結擊穿 ［1，2，8，9］

6.4.1 雪崩擊穿

6.4.2 隧道擊穿(齊納擊穿) ［１0］

6.4.3 熱電擊穿

6.5 pn結隧道效應 ［1，10］

習題

參考資料

第7章 金屬和半導體的接觸

7.1 金屬半導體接觸及其能級圖

7.1.1 金屬和半導體的功函數

7.1.2 接觸電勢差

7.1.3 錶麵態對接觸勢壘的影響

7.2 金屬半導體接觸整流理論

7.2.1 擴散理論

7.2.2 熱電子發射理論

7.2.3 鏡像力和隧道效應的影響

7.2.4 肖特基勢壘二極管

7.3 少數載流子的注入和歐姆接觸

7.3.1 少數載流子的注入

7.3.2 歐姆接觸

習題

參考資料

第8章 半導體錶麵與MIS結構

8.1 錶麵態

8.2 錶麵電場效應 ［5，6］

8.2.1 空間電荷層及錶麵勢

8.2.2 錶麵空間電荷層的電場、電勢和電容

8.3 MIS結構的C�睼特性

8.3.1 理想MIS結構的C�睼特性 ［5，7］

8.3.2 金屬與半導體功函數差對MIS結構C�睼特性的影響 ［5］

8.3.3 絕緣層中電荷對MIS結構C�睼特性的影響 ［7］

8.4 矽—二氧化矽係統的性質 ［7］

8.4.1 二氧化矽中的可動離子 ［8］

8.4.2 二氧化矽層中的固定錶麵電荷 ［7］

8.4.3 在矽—二氧化矽界麵處的快界麵態 ［5］

8.4.4 二氧化矽中的陷阱電荷 ［7］

8.5 錶麵電導及遷移率

8.5.1 錶麵電導 ［1］

8.5.2 錶麵載流子的有效遷移率

★8.6 錶麵電場對pn結特性的影響 ［7］

★8.6.1 錶麵電場作用下pn結的能帶圖

★8.6.2 錶麵電場作用下pn結的反嚮電流

★8.6.3 錶麵電場對pn結擊穿特性的影響

★8.6.4 錶麵純化

習題

參考資料

第9章 半導體異質結構

9.1 半導體異質結及其能帶圖 ［7～9］

9.1.1 半導體異質結的能帶圖

��9.1.2 突變反型異質結的接觸電勢差及勢壘區寬度

��9.1.3 突變反型異質結的勢壘電容 ［4～8］

��9.1.4 突變同型異質結的若乾公式

9.2 半導體異質pn結的電流電壓特性及注入特性

9.2.1 突變異質pn結的電流—電壓特性 ［7，17］

9.2.2 異質pn結的注入特性 ［17］

9.3 半導體異質結量子阱結構及其電子能態與特性

9.3.1 半導體調製摻雜異質結構界麵量子阱

9.3.2 雙異質結間的單量子阱結構

9.3.3 雙勢壘單量子阱結構及共振隧穿效應 ［25］

★9.4 半導體應變異質結構

★9.4.1 應變異質結

★9.4.2 應變異

前言/序言

再版前言

本教材第1版於1979年12月由國防工業齣版社齣版。以後，被推薦列入原電子工業部教材辦公室組織編導的1982—1985年、1986—1990年、1991—1995年年度的高等學校工科電子類專業教材編審齣版規劃，並由《電子材料與固體器件》教材編審委員會《半導體物理與器件》編審組負責編審、推薦齣版。此後，再次被推薦為國傢級重點教材，並列入電子工業部的1996—2000年全國電子信息類專業教材編審齣版規劃，由微電子技術專業教學指導委員會負責編審、推薦齣版。2006年納入普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，修訂齣版。2012年入圍“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材，2014年被教育部評選為“普通高等教育精品教材”。

按照各次教材規劃的要求，本教材第2版於1984年5月由上海科學技術齣版社齣版，並於1987年12月獲電子工業部1977—1985年年度工科電子類專業優秀教材特等奬，1988年1月獲全國高等學校優秀教材奬。第3版於1989年5月由國防工業齣版社齣版，並於1992年1月獲第二屆機械電子工業部電子類專業優秀教材特等奬，1992年11月獲第二屆普通高等學校優秀教材全國特等奬。第4版於1994年4月由國防工業齣版社齣版，第5版於1998年10月由西安交通大學齣版社齣版。第6版於2003年8月由電子工業齣版社齣版，第7版於2008年5月由電子工業齣版後，於2013年3月進行改版修訂，印刷12次，印數8萬多冊。本次是在2013年改版的基礎，再次修訂。依據當前教學需求再次改版。

本教材共13章，主要內容為：半導體的晶格結構和電子狀態；雜質和缺陷能級；載流子的統計分布；載流子的散射及電導問題；非平衡載流子的産生、復閤及其運動規律；pn結；金屬和半導體的接觸；半導體錶麵及MIS結構；半導體異質結構；半導體的光、熱、磁、壓阻等物理現象和非晶態半導體。各章後都附有習題和參考資料供教師、學生選用。本教材由西安交通大學劉恩科擔任主編。

第7版修訂由劉恩科，硃秉升，羅晉生進行。劉恩科負責第1.1～1.8節、第4章、第7章、第10.1～10.5節、 第11章、第12章節及附錄；硃秉升負責第1.9節、1.10節、第2章、 第3章、 第6章、10.6節、10.7節；羅晉生負責第5、第8、第9、第13章。修訂主要做瞭以下一些工作：

(1)為瞭便於讀者閱讀其他有關科技書籍、文獻資料，將波數矢量的大小定義為 k =2π/ λ ，並將與之有關的所有公式做瞭相應的修改；

(2)電場改用 E 錶示，其中黑體 E 錶示矢量，非黑體 E 錶示標量，與之相應的公式均做瞭 修改；

(3)常用的一些參數數據盡可能參閱近年來有關的文獻資料並做瞭一定的更新，附錄是按2004年美國齣版由Madelung O.主編《Semiconductors:Data Book,3 rd edition》整理的；

(4)為便於理解GaN、AlN的能帶，第1章增加瞭具有六方對稱的縴鋅礦結構的布裏 淵區；

(5)第2章增加瞭GaN、AlN、SiC中的雜質能級；

(6)第3章將載流子占據雜質能級的概率改用簡並因子 g 錶示的普遍公式；

(7)第4章簡要地介紹瞭少數載流子遷移率的概念；

(8)第5章增加瞭矽的少數載流子壽命與擴散長度一節；

(9)第9章增加瞭GaN基半導體異質結構，介紹瞭極化效應及AlGaN/GaN和InGaN/GaN的異質結構及其特性；

(10)將原第9章中的半導體異質結在光電子器件中的應用一節移到第10章；

(11)由於羅晉生教授一絲不苟的作風，對第6版中不少錯誤進行瞭訂正，期望經過這次修訂盡可能將書中存在的錯誤降至最少。

使用本教材時，主要以前9章為主，第10章至第13章視各校情況選用。教學中第1章的1.1～1.4節視學生是否學習過固體物理學中的能帶論酌情處理，第6章pn結，著重在物理過程的分析，輔以必要的數學推導，至於與生産實際聯係密切的內容是屬於晶體管原理課程所解決的問題。同時，為瞭便於教學，依據近年來教學知識體係及教學學時數的調整，以及眾多學校使用本教材後反饋的信息，本次改版對全書的知識體係進行瞭分層。除主修內容外，將各校視需要而選修的內容，以及研究生階段參考的理論證明，加深、拓展的內容分彆以“*”和“ ★ ”標齣，供各學校教學參考。

“半導體物理學”作為電子科學與技術專業的骨乾課程之一，理論性和係統性均較強。為瞭幫助學生掌握並深刻理解課程中涉及的概念、理論和方法，以及增強解決實際問題的能力，又為本課程配套編寫瞭《半導體物理學學習輔導及習題詳解》一書(電子工業齣版社齣版)。同時，復旦大學蔣玉龍教授根據多年的教學體會，為本書開發瞭同步教學多媒體課件，需要的讀者可以到華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）申請。

本教材由劉恩科編寫第1章的1.1～1.8節，第4、第7和第11、第12章及第10章的室溫激子部分；硃秉升編寫第2、第3、第6章及第1章的1.9節和1.10節，5.4節中的俄歇復閤，以及第9章的9.1節、9.6節，第10章的10.6節、10.7節；羅晉生編寫第8、第13章，第4章4.2節中的閤金散射，第5章的5.9節，第9章的9.2～9.5節；屠善潔編寫第10章的10.1～10.6節；亢潤民編寫第5章的5.1～5.8節和第7章；附錄由劉恩科、亢潤民整理。

在各次修訂時，主審和《半導體物理與器件》教材編審組全體委員及電子科學與技術專業教學指導委員會全體委員，以及使用本教材的各院校教師，都為本書提齣許多寶貴意見。本次修訂，部分院校的授課教師及電子工業齣版社的陳曉莉編審提供瞭很寶貴的意見，在此錶示誠摯的感謝!

由於編者水平有限，書中難免還存在一些缺點和錯誤，殷切希望廣大讀者批評指正。

編者

2017年6

於西安交通大學

半導體物理學（第7版） 下載 mobi epub pdf txt 電子書

評分☆☆☆☆☆

好的好的好的，不錯，挺好用，贊一下。

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怎麼說很好，慢慢的看有味道。

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沒想到這種專業書也能在京東找到，真的是非常方便。

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