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半导体科技发展史概要（代序）1

参考文献10

第1章 半导体物理概论11

1.1 半导体中电子的能量状态11

1.1.1 能带理论11

1.1.2 半导体的能带结构13

1.1.3 半导体中的载流子14

1.1.4 载流子的有效质量15

1.2 半导体的导电性16

1.2.1 载流子的漂移运动和半导体的电导率16

1.2.2 半导体中的载流子统计17

1.2.3 散射与载流子的迁移率22

1.2.4 半导体电阻率的温度特性25

1.3 半导体中的额外载流子26

1.3.1 额外载流子的产生与复合26

1.3.2 额外载流子的运动30

1.4 半导体应用基础34

1.4.1 半导体器件的基本结构34

1.4.2 半导体pn结原理35

1.4.3 金属-半导体接触原理44

1.4.4 MOS栅原理49

1.4.5 半导体光电子学原理52

参考文献61

第2章 半导体材料概述62

2.1 半导体材料的晶体结构与分类62

2.1.1 元素的电负性与原子的结合63

2.1.2 共价结合与正四面体结构64

2.1.3 半导体的晶体结构65

2.1.4 化合物半导体的极性67

2.2 元素半导体68

2.2.1 硒（Se）68

2.2.2 三种具有半导体特征的结晶碳68

2.2.3 灰锡（α-Sn）72

2.2.4 锗（Ge）72

2.2.5 硅（Si）73

2.2.6 其他元素半导体75

2.3 化合物半导体76

2.3.1 Ⅲ-Ⅴ族化合物76

2.3.2 Ⅱ-Ⅵ族化合物83

2.3.3 氧化物半导体85

2.3.4 Ⅳ-Ⅵ族化合物87

2.3.5 Ⅳ-Ⅳ族化合物89

2.3.6 其他化合物半导体90

2.3.7 半导体固溶体91

2.4 有机半导体92

2.5 非晶半导体93

2.5.1 非晶体结构与制备原理93

2.5.2 非晶半导体的电子态95

2.5.3 非晶半导体的输运性质99

2.5.4 非晶半导体的光学性质101

2.5.5 非晶半导体种类及其应用106

2.6 精细结构半导体106

2.6.1 微晶和纳米晶107

2.6.2 半导体超晶格109

2.7 磁性及超导半导体110

参考文献111

第3章 半导体材料制备概述114

3.1 半导体材料制备的理论基础114

3.1.1 相图114

3.1.2 区熔提纯原理118

3.1.3 晶体生长原理124

3.2 晶体生长技术129

3.2.1 布里奇曼法（Bridgman）129

3.2.2 直拉法（Czochralski，简称CZ）130

3.2.3 区熔法（Floating Zone，简称FZ）131

3.2.4 升华法132

3.3 半导体薄膜的生长与淀积132

3.3.1 外延生长133

3.3.2 半导体薄膜的其他制备方法138

参考文献147

第4章 杂质工程和能带工程148

4.1 常规掺杂148

4.1.1 扩散掺杂148

4.1.2 离子注入151

4.1.3 掺杂的有效性153

4.1.4 自补偿效应154

4.1.5 少子寿命控制155

4.2 嬗变掺杂157

4.2.1 嬗变掺杂原理158

4.2.2 硅的嬗变掺杂159

4.2.3 NTD硅的电学特性166

4.3 磁场改善生长晶体的纯度与均匀性168

4.3.1 MCZ原理168

4.3.2 MCZ工艺170

4.4 半导体固溶体173

4.4.1 固溶体的基本特征173

4.4.2 禁带展宽与跃迁类型转变174

4.4.3 固溶体从半金属到半导体的转变176

4.4.4 硅锗固溶体及其应用178

4.5 量子阱效应与半导体超晶格187

4.5.1 量子阱和超晶格的组成与结构188

4.5.2 量子阱中的电子状态192

4.5.3 量子阱效应与超晶格效应194

4.5.4 量子阱和超晶格的器件应用196

参考文献202

第5章 宽禁带半导体204

5.1 宽禁带半导体材料的特征优势204

5.1.1 半导体器件的材料优选因子204

5.1.2 宽禁带半导体的特征优势216

5.2 碳化硅217

5.2.1 碳化硅的基本性质218

5.2.2 碳化硅晶体制备231

5.3 其他宽禁带半导体240

5.3.1 Ⅲ-N化合物及其固溶体241

5.3.2 半导体金刚石246

参考文献252

第6章 半导体照明255

6.1 有关照明的几个物理概念255

6.1.1 视觉255

6.1.2 光度学参数256

6.1.3 色度学概念258

6.1.4 显色性概念260

6.2 高亮度LED原理261

6.2.1 LED原理262

6.2.2 LED的发光效率263

6.2.3 高效LED的结构265

6.3 高亮度LED的材料272

6.3.1 基本条件272

6.3.2 AlGaAs材料系274

6.3.3 A1GaInP材料系275

6.3.4 AlGaInN材料系277

6.4 高亮度LED的特性279

6.4.1 伏安特性279

6.4.2 光谱特性280

6.4.3 输出特性281

6.5 白光LED282

6.5.1 白光LED原理282

6.5.2 白光LED的性能及其优化287

参考文献292