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目录 1

序 1

前言 1

第一章 绪论 1

§1.1 历史和动态 1

§1.2 内容安排和说明 3

参考文献 4

第二章 半导体材料 6

§2.1 原子和固体 6

§2.2 固体材料的晶格特性 10

§2.3 半导体固体中的电子 14

§2.4 sp3s＊紧束缚近似法 14

§2.5 合金半导体材料的能带结构 18

§2.5.1 导带 19

§2.5.2 价带 20

§2.5.3 有效质量 23

§2.5.4 非抛物线形能带 24

§2.6 异质结构材料 25

§2.7 包络函数 26

§2.8 有效质量近似 28

§2.9 电子态密度和材料维度 32

§2.10 晶体材料生长 35

§2.10.1 体材料生长 35

§2.10.2 低维结构材料生长 36

§2.10.3 热扩散和离子注入技术 38

§2.10.4 材料芯片技术 42

参考文献 48

第三章 半导体的电学性质 51

§3.1 加速定理 51

§3.2 杂质和杂质态 54

§3.3 掺杂半导体的费米能级 57

§3.4 载流子的散射 59

§3.4.1 半经典的处理方法 59

§3.4.2 微扰理论 60

§3.4.3 声子散射 61

§3.4.4 载流子-载流子相互作用 65

§3.4.5 杂质散射 66

§3.5 载流子迁移率和p型Si1-χGeχ合金 67

§3.5.1 输运方程 68

§3.5.2 散射概率 71

§3.5.3 漂移迁移率 73

§3.5.4 霍尔系数 75

§3.5.5 扩散 78

§3.5.6 热电子和漂移速度 79

§3.5.7 瞬变输运和速度过冲 80

参考文献 81

第四章 半导体的光学特性 83

§4.1 电磁波 83

§4.2 电磁场中的电子 86

§4.3 光吸收 91

§4.3.1 光跃迁的般考虑 91

§4.3.2 离散子能级之间的光跃迁 93

§4.3.3 子带间的光跃迁 98

§4.4 激子 102

§4.4.1 激子态的有效质量近似 102

§4.4.2 激子的形成和复合 106

§4.5 辐射复合 109

§4.6 无辐射效应 112

参考文献 114

§5.1 常规电子器件参数以及基本方程 115

第五章 二极管 115

§5.2 pn结二极管 116

§5.2.1 空间电荷区和结电容 117

§5.2.2 少子注入和二极管的理想特性 118

§5.3 半经典近似和量子图像 121

§5.4 共振隧道二极管 123

§5.4.1 稳态I-V关系 125

§5.4.2 对时间相关微扰的响应 128

§5.4.3 声子辅助的隧道效应 131

§5.5 异质结构势垒可变电抗器 137

§5.5.1 传导电流 140

§5.5.2 电容电压关系 142

§5.5.3 交流偏压下的载流子输运特性 147

§5.5.4 Si/SiO2的可变电抗器 152

参考文献 154

第六章 晶体管 159

§6.1 金属氧化物半导体场效应晶体管 159

§6.1.1 等效电路 165

§6.1.2 沟道中载流子的速度限制 167

§6.1.3 小尺度的MOS场效应管 167

§6.1.4 补型金属氧化物半导体场效应晶体管 169

§6.2 高电子迁移率晶体管 170

§6.2.1 远程杂质散射 172

§6.2.2 δ掺杂场效应晶体管 176

§6.3 纳米尺度的场效应晶体管 178

§6.3.1 载流子的量子波分布以及阈值电压 179

§6.3.2 量子波输运 184

§6.3.3 界面粗糙和远程电离杂质散射 190

§6.3.4 源漏极结深对载流子波输运的影响 192

§6.4 纳米尺度SOI-MOS场效应管 197

参考文献 200

第七章 量子点单电子器件 204

§7.1 双栅硅MOS场效应管中的载流子输运 204

§7.2 硅微晶单电子晶体管以及库仑阻塞效应 207

§7.3 多栅AlGaAs、InGaAs/GaAs异质结构单电子晶体管 215

§7.4 量子点原胞自动机 224

参考文献 228

第八章 光探测器 230

§8.1 光探测器的基本结构 230

§8.1.1 p-i-n结光电二极管 230

§8.1.2 雪崩光电二极管 231

§8.2 Si/SiGe异质结构内部发射红外探测器 232

§8.3 量子阱红外探测器 234

§8.3.1 光跃迁的基本特性 235

§8.3.2 光电耦合 236

§8.3.3 暗电流和光电流 239

§8.3.4 连续态的边界条件 242

§8.3.5 混晶散射和载流子迁移率 244

§8.4 量子线红外探测器 246

参考文献 253

第九章 光辐射器件 257

§9.1 发光二极管 257

§9.2 共振隧道效应发光二极管 260

§9.3 半导体激光器 267

§9.3.1 掩埋式异质结构半导体激光器 271

§9.3.2 量子级联激光器 272

参考文献 273

第十章 光子晶体及光子学器件 275

§10.1 光子晶体基本概念 275

§10.2 一维光子晶体及分光技术 277

§10.3 二维光子晶体 279

§10.4 激子对介电极化的贡献 282

§10.5 微腔和四波混合 286

§10.6 三维量子点光子禁带 292

§10.7 入射电磁波在量子点点阵的反射与透射 294

§10.7.1 单量子点平面点阵 294

§10.7.2 双量子点平面点阵 299

§10.7.3 多层量子点平面 300

参考文献 303

§11.1 体材料的费米积分 307

第十一章 数值解方法 307

§11.2 一维薛定谔方程的数值解 310

§11.2.1 一维量子阱中的局域态 311

§11.2.2 量子阱超晶格 315

§11.2.3 二极管的电流密度 315

§11.3 电子局域态密度：递归方法 319

参考文献 328

附录一 英文缩略语解释 329

附录二 主题词汉英对照索引 330