半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理（第二版）

目錄
第二版前言
**版前言
第1章 序言 1
參考文獻 3
第2章 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的組成與生長 4
2.1 材料的一般特性 4
2.1.1 晶格結(jié)構(gòu) 4
2.1.2 能帶結(jié)構(gòu) 6
2.1.3 有效質(zhì)量和等效態(tài)密度 14
2.2 異質(zhì)結(jié)界面的晶格失配 18
2.3 異質(zhì)結(jié)的生長 22
2.3.1 液相外延法(LPE) 22
2.3.2 金屬有機化學(xué)氣相沉積法(MOCVD) 25
2.3.3 分子束外延(MBE) 27
思考題 27
參考文獻 27
第3章 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的能帶圖 29
3.1 理想突變異質(zhì)結(jié)的能帶回 30
3.1.1 異型異質(zhì)結(jié)一Anderson模型 30
3.1.2 同型異質(zhì)結(jié) 34
3.1.3 對pN異質(zhì)結(jié)的修正 40
3.2 異質(zhì)結(jié)的能帶帶階 42
3.2.1 Anderson定則及有關(guān)爭議 42
3.2.2 測量能帶帶階的方法 44
3.3 有界面態(tài)的突變異質(zhì)結(jié)能帶圖 52
3.3.1 界面態(tài)密度較小 53
3.3.2 界面態(tài)密度較大 55
3.3.3 界面態(tài)密度很大 55
3.4 漸變異質(zhì)結(jié)的能帶圖 57
思考題 62
參考文獻 63
第4章 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的伏安特性和異質(zhì)結(jié)晶體管 65
4.1 異質(zhì)結(jié)的注入比 65
4.2 異質(zhì)結(jié)中的超注人現(xiàn)象 69
4.3 理想突變異質(zhì)結(jié)的伏安特性 71
4.3.1 pN異質(zhì)結(jié) 71
4.3.2 nN異質(zhì)結(jié) 76
4.4 有界面態(tài)的異質(zhì)結(jié)的伏安特性 78
4.4.1 熱電子發(fā)射和多階隧道的并聯(lián)模型 78
4.4.2 界面能級的電離對伏安特性的影響 80
4.4.3 空間電荷區(qū)的復(fù)合電流 82
4.4.4 完全經(jīng)由界面態(tài)的復(fù)合電流 83
4.4.5 表面復(fù)合對伏安特性的影響 87
4.5 伏安特性的微商研究法 88
4.6 異質(zhì)結(jié)雙極晶體管 90
4.6.1 理論分析 90
4.6.2 異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的制備 96
4.7 GexSh1-x/Si異質(zhì)結(jié)器件 99
4.7.1 GexSi1-x/Si異質(zhì)結(jié)的基本特性 100
4.7.2 遷移率和輸運特性 103
4.7.3 GexSi1-x/Si雙極晶體管和場效應(yīng)晶體管 106
思考題 108
參考文獻 108
第5章 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣及調(diào)制摻雜器件 112
5.1 方形勢阱中粒子運動的特性 112
5.1.1 一維方形勢阱 112
5.1.2 方形掏道勢阱中的位子 115
5.2 異質(zhì)結(jié)量子勢阱中的工維電子氣 119
5.2.1 方形勢阱的簡單分析 119
5.2.2 異質(zhì)結(jié)界面的量子阱 121
5.2.3 勢阱中的面電子密度 127
5.2.4 界面組分漸變對勢阱的影響 132
5.3 二維電子氣的輸運 137
5.3.1 工維弛豫時間近似 137
5.3.2 二維電子氣的散射 141
5.4 調(diào)制摻雜結(jié)構(gòu)和場效應(yīng)晶體管 147
5.5 強磁場中的工維電子氣 151
5.5.1 磁量子效應(yīng)和磁阻振藹151
5.5.2 二維電子氣的朗道能級153
5.5.3 量子霍爾效應(yīng) 157
思考題 164
參考文獻 164
第6章 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中的非平衡載流子 167
6.1 過剩載流子的特性 167
6.1.1 準(zhǔn)費米能級 167
6.1.2 過剩載流子的壽命 168
6.1.3 過剩載流子的擴散 169
6.2 異質(zhì)結(jié)中的過剩載流子 169
6.3 異質(zhì)結(jié)中過剩載流子壽命的測量 175
6.3.1 熒光脈沖衰減法 175
6.3.2 反向電壓恢復(fù)法 177
6.3.3 激光延遲法 179
6.3.4 光電流法 180
6.4 熱載流子的一般特性 182
6.4.1 電于溫度和分布函數(shù) 182
6.4.2 熱載流子的漂移和擴散 183
6.4.3 載流子在能谷之間的轉(zhuǎn)移 184
6.5 研究熱載流子特性的實驗方法 185
6.5.1 遷移率測量 185
6.5.2 光熒光譜測量 185
6.5.3 吸收光譜測量 189
6.5.4 拉曼散射測量 190
6.5.5 隧道效應(yīng)測量 191
6.5.6 時間分辨光譜的測量 193
6.6 異質(zhì)結(jié)中的熱電子行為 194
6.6.1 異質(zhì)結(jié)中熱電子的光熒光譜 194
6.6.2 異質(zhì)結(jié)中電子遷移率隨電場的變化 195
6.6.3 異質(zhì)結(jié)中熱載流子的遠(yuǎn)紅外發(fā)射 197
6.6.4 異質(zhì)結(jié)中熱載流子的弛豫 197
6.6.5 異質(zhì)結(jié)中熱電子的實際空間轉(zhuǎn)移 198
6.7 幾種實空間轉(zhuǎn)移器件 202
6.7.1 負(fù)阻振蒲器 202
6.7.2 負(fù)阻場效應(yīng)晶體管(NERFET) 202
6.7.3 電荷注入晶體管(CHINT) 204
思考題 205
參考文獻 205
第7章 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)激光器及光波導(dǎo) 208
7.1 半導(dǎo)體受激光發(fā)射的基本原理 208
7.1.1 半導(dǎo)體中光的吸收、自發(fā)輻射和受激輻射 208
7.1.2 半導(dǎo)體中受激光發(fā)射的必要條件 211
7.1.3 半導(dǎo)體的吸收譜和增益譜 212
7.1.4 異質(zhì)結(jié)對電流的限制作用 217
7.2 半導(dǎo)體激光器的闊值條件 218
7.2.1 鬧值增益 218
7.2.2 半導(dǎo)體激光器的縱模 220
7.3 增益和電流的關(guān)系，量子效率和增益因子 222
7.4 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)激光器的橫模 223
7.4.1 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光披導(dǎo)效應(yīng)的理論分析 223
7.4.2 半導(dǎo)體激光器的條形結(jié)構(gòu)229
7.5 半導(dǎo)體激光器增益譜的測量233
7.6 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光波導(dǎo) 234
7.6.1 脊形光波導(dǎo) 235
7.6.2 組分無序化光披導(dǎo)235
7.6.3 光彈光波導(dǎo) 236
思考題 241
參考文獻 241
第8章 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的光電特性 244
8.1 異質(zhì)結(jié)的光伏特性和光電流 244
8.2 鍵舍異質(zhì)結(jié)的光電流 250
8.3 用光電導(dǎo)方法測量AIGaN/GaN異質(zhì)結(jié)中Al的組分 255
8.4 用光反射測量AIGaN及AIGaN/GaN異質(zhì)結(jié)中Al的組分 258
8.5 用光電流方法測量金屬和GaN及AIGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)肖特基勢壘的高度 261
8.6 異質(zhì)結(jié)光電晶體管 263
思考題 269
參考文獻 269
第9章 氯化鑲材料及其異質(zhì)結(jié)特性 271
9.1 氮化嫁的基本物理特性 271
9.2 金屬和GaN及AIGaN/GaN的肖特基接觸 278
9.2.1 基本特性 278
9.2.2 金屬/GaN肖特基勢壘中電子的輸運機 281
9.2.3 金屬和A1GaN/GaN結(jié)構(gòu)的肖特基結(jié) 284
9.3 金屬在AIGaN上的肖特基結(jié)勢壘高度和Al組分的關(guān)系 288
9.4 p型GaN材料的特殊情況 289
9.4.1 空穴濃度 289
9.4.2 金屬在p-GaN上的肖特基接觸 292
9.5 AIGaN/GaN和InGaN/GaN的自發(fā)極化和壓電極化 294
9.5.1 壓電效應(yīng)的由來及其對器件的影響 294
9.5.2 壓電效應(yīng)引起的量子限制斯塔克(QCSE)效應(yīng) 296
9.6 InGaN/GaN量子阱發(fā)光管和激光器中發(fā)光均勻性和光譜特性 298
9.6.1 InGaN/GaN量子阱發(fā)光的不均勻性 298
9.6.2 光譜特性 300
9.7 GaN的電子器件 301
思考題 302
參考文獻 302
第10章 半導(dǎo)體超晶格和多量子阱 306
10.1 超晶格和多量子阱的一般描述 306
10.2 超晶格的能帶 308
10.2.1 GaAs-AlxGa1-xAs超晶格 308
10.2.2 lnAs-GaSb超晶格 312
10.2.3 HgTe-CdTe超晶格 313
10.2.4 應(yīng)變層超晶格 315
10.2.5 IV-VI族和II-V族超晶格 316
10.2.6 摻雜超晶格 317
10.3 垂直于超晶格方向的電子輸運 318
10.4 超晶格的光譜特性 328
10.4.1 吸收光譜實驗 328
10.4.2 激子光譜 328
10.4.3 激子的飽和吸收 332
10.4.4 室溫?zé)晒馓匦?333
10.4.5 其他光譜特性 334
10.5 超晶格和量子阱器件 336
10.5.1 量子阱激光器 336
10.5.2 光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)器件 336
10.6 量子阱和超晶格的近期進展 339
10.6.1 量子限制斯塔克效應(yīng)(QCSE) 339
10.6.2 超晶格子能帶的電學(xué)研究 341
10.6.3 量子阱超晶格光電接收器 343
10.6.4 Wannier-Stark效應(yīng) 343
10.6.5 超晶格紅外級聯(lián)激光器 345
10.6.6 超晶格中的布洛赫振蕩 350
思考題 352
參考文獻 352
部分參考答案 357
常用物理常數(shù)表 362