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第一章 绪论1

1.1 什么是非晶态半导体1

1.2 非晶态半导体发展简史3

1.3 非晶态半导体的分类6

2.6.1 连续无规网络模型47

1.4 晶态半导体与非晶态半导体9

1.5 无序体系11

1.5.1 原胞无序11

1.5.2 结构无序12

1.5.3 拓扑型无序13

第二章 非晶态半导体的形成及结构检测方法17

2.1 气体的辉光放电分解法17

2.1.1 辉光放电装置18

2.1.2 辉光放电原理19

2.1.3 电子温度21

2.2 射频溅射法22

2.2.1 射频溅射原理和设备23

2.2.2 反应溅射24

2.2.3 溅射系数和沉积速率24

2.3 辉光放电等离子体中的反应过程26

2.3.1 SiH4的分解过程26

2.3.2 生长机理28

2.4 高速、高质量制备α-Si:H薄膜31

2.4.1 反应气体压强的影响32

2.4.2 提高α-Si:H薄膜的沉积速率33

2.4.3 辉光放电系统外加磁场35

2.4.4 大面积α-Si:H薄膜的制备36

2.4.5 硅基合金非晶态半导体薄膜的制备37

2.5 光化学汽相反应沉积法37

2.5.1 光-CVD沉积系统及沉积过程39

2.5.2 用光-CVD沉积α-Si:H膜的性质42

8.6.2 反向特性43

2.5.3 用光-CVD技术沉积μc-Si:H膜的性质44

2.6 非晶态半导体的结构模型47

2.6.2 微晶模型48

2.6.3 α-Si:H薄膜的实际结构49

2.7 X射线衍射分析51

2.7.1 X射线衍射原理51

2.7.2 原子径向分布函数54

2.7.3 微晶粒大小的计算56

2.7.4 小角度散射57

2.7.5 扩展X射线吸收边精细结构分析59

2.8 电子显微镜技术64

2.9 红外吸收光谱66

2.9.1 红外吸收谱67

2.9.2 远红外吸收谱70

2.10 拉曼光散射73

2.11.1 红外吸收光谱法79

2.11 氢含量的测定79

2.11.2 核反应技术81

2.11.3 4He+离子反冲技术83

2.11.4 氢释放谱84

2.11.5 色谱法86

2.12 光电子能谱分析88

2.12.1 X射线光电子能谱88

2.12.2 紫外光电子谱93

第三章 非晶态半导体中的化学键与缺陷态101

3.1 缺陷态的共价键理论基础101

3.2 非晶态半导体的正常结构成键106

3.3 非晶态半导体中结构缺陷的形式110

3.4 硫系玻璃和V族元素材料中的缺陷态114

3.4.1 荷电悬挂键模型114

3.4.2 换价对模型116

3.4.3 紧密换价对117

3.5 硅系非晶态半导体薄膜中的缺陷态119

3.5.1 悬挂键和退杂化缺陷态120

3.5.2 二配位缺陷To2122

3.5.3 三中心键123

3.5.4 亲密电荷转移缺陷123

3.6 掺杂α-Si:H薄膜中的缺陷态125

3.6.1 掺磷引起的缺陷态125

3.6.2 掺硼引起的缺陷态128

3.6.3 氧引起的缺陷态130

3.6.4 其它杂质缺陷态131

3.7 热力学和应力引起的缺陷态131

3.7.1 热力学引起的缺陷态131

3.7.2 应力引起的缺陷态132

3.8 非晶态半导体中的其它缺陷态133

3.8.1 孤对互作用133

3.8.2 配价键134

3.8.3 电荷补偿135

3.8.4 过渡金属和稀土元素所引入的缺陷态136

3.8.5 孤对的补偿138

第四章 非晶态半导体的电子态与能带模型140

4.1 无序势场中电子的定域化效应140

4.1.1 定域态与扩展态140

4.1.2 Anderson定域化的临界条件和Anderson转变141

4.1.3 带尾态和缺陷态的定域化146

4.1.4 Anderson转变的一些例证147

4.2 电子相关作用，Hubbard带150

4.2.1 Hubbard带的形成152

4.2.2 Hubbard带中的电子传导特性153

4.3 定域化的渗流理论156

4.3.1 渗流理论的基本概念156

4.3.2 无序势场中粒子的渗流理论158

4.4 定域化的标度理论160

4.4.1 重整化群理论简介162

4.4.2 Anderson定域化标度理论164

4.5 最小金属电导率169

4.5.1 电导率的计算169

4.5.2 电导率随无序势Vo的变化171

4.5.3 二维无序体系的σmin172

4.6 非晶态半导体的能带模型173

4.6.1 Mott-CFO模型173

4.6.2 Mott Davis模型175

4.7 研究隙态密度及其分布的实验方法176

4.7.1 场效应法（FE）178

4.7.2 低频C-V法182

4.7.3 深能级瞬态谱185

4.7.4 空间电荷限制电流法196

4.7.5 电子自旋共振法202

4.7.6 内光发射瞬态电流法206

第五章 非晶态半导体中载流子的输运性质212

5.1 直流电导和迁移率212

5.1.1 费米能级附近的定域态跳跃传导213

5.1.2 带尾定域态中的跳跃传导218

5.1.3 扩展态中的传导219

5.2 温差电动势率222

5.2.1 扩展态中的传导223

5.2.2 带尾定域态中的传导227

5.2.3 费米能级附近的定域态传导229

5.3 霍耳效应229

5.4 交流电导率234

5.5 光电导238

5.5.1 光电导的复合过程238

5.5.2 光电导基本方程243

5.5.3 掺杂对光电导的影响244

5.6 弥散性传导249

5.6.1 非弥散性传导250

5.6.2 弥散性传导252

5.7.1 渡越时间法259

5.7 研究弥散性传导过程的实验方法259

5.7.2 表面传输波方法265

5.8 具有两相结构的α-Si:H薄膜的传导模型268

5.9 微晶硅的输运特性273

第六章 非晶态半导体的光学性质284

6.1 光吸收284

6.1.1 吸收光谱284

6.1.2 吸收边和光学带隙285

6.1.3 弱吸收区292

6.2 影响光学带隙的因素295

6.2.1 组分对光学带隙的影响295

6.2.2 工艺条件对光学带隙的影响303

6.2.3 掺杂对光学带隙的影响306

6.2.4 μc-Si:H的光吸收特征306

6.3 光学常数310

6.3.1 薄膜光学314

6.3.2 非晶态半导体的光学常数317

6.4 光诱导效应及其物理机制324

6.4.1 Staebler-Wronski效应的实验现象326

6.4.2 Staebler-Wronski效应的物理模型333

6.4.3 用两相结构模型解释光诱导现象337

7.1.3 形成非晶态固体所需要的临界冷却速度339

6.5 光致发光340

6 5.1 硫系非晶态半导体的光致发光340

6.5.2 硅系非晶态半导体的光致发光342

第七章 硫系非晶态半导体和其它非晶态半导体350

7.1 非晶态固体的形成理论350

7.1.1 非晶态固体的形成本质351

7.1.2 非晶态固体的形成能力355

7.4 形成非晶态固体能力的判据361

7.2 熔体的快速冷却法363

7.3 蒸发法368

7.3.1 电阻加热蒸发369

7.3.2 电子束蒸发371

7.4 硫系玻璃中的掺杂作用373

7.4.1 硫系玻璃掺杂的特点373

7.4.2 掺杂使电导激活能减小模型374

7.4.3 掺入过渡族元素的作用376

7.4.4 掺入卤族元素的作用378

7.5 硫系非晶态半导体的电学性质379

7.5.1 直流电导率379

7.5.2 交流电导率381

7.5.3 温差电动势率382

7.5.4 霍耳效应385

7.6.1 硫系玻璃的光电导现象386

7.6 硫系玻璃的光电导现象和光致结构变化效应386

7.6.2 硫系玻璃的光致结构变化效应388

7.7 非晶态砷的性质393

7.7.1 砷的各种形态及其制备394

7.7.2 非晶态砷的电学性质394

7.7.3 非晶态砷的光学性质397

7.8 非晶态锑的性质399

7.9 非晶态Ⅲ-Ⅴ族半导体薄膜402

第八章 掺杂与pn结410

8.1 态密度分布和掺杂的可能性410

8.2 α-Si:H薄膜的掺杂机理411

8.2.1 α-Si:H薄膜的掺杂特性412

8.2.2 掺杂剂换价对模型414

8.2.3 DAVP模型的实验证据416

8.2.4 两相结构模型418

8.3 磷掺杂和硼掺杂对α-Si:H薄膜性质和结构的影响419

8.3.1 用掺杂控制电导率420

8.3.2 掺杂对α-Si:H薄膜结构的影响421

8.4 其它杂质对α-Si:H薄膜的影响422

8.5 非晶态半导体势垒与pn结424

8.5.1 电荷分布与势垒的形成424

8.5.2 势垒的剖面428

8.5.3 势垒电容430

8.6 α-Si pn结的整流特性431

8.6.1 正向特性432

8.6.3 大电流整流二极管435

第九章 非晶态半导体的应用439

9.1 非晶态半导体的应用概况439

9.1.1 非晶态半导体的应用特点439

9.1.2 非晶态半导体的应用概况439

9.2.1 单晶太阳电池发展现状442

9.1.3 非晶态半导体的应用前景442

9.2 α-Si:H太阳电池的特点442

9.2.2 α-Si:H太阳电池的优点444

9.3 α-Si:H太阳电池的工作原理和参数445

9.3.1 无光照和有光照下的pn结445

9.3.2 α-Si:H太阳电池参数447

9.4 α-Si:H太阳电池的结构和性能449

9.5 α-Si:H太阳电池的制造和应用456

9.5.1 α-Si:H太阳电池的制造456

9.5.2 α-Si:H太阳电池的应用459

9.6 提高α-Si:H太阳电池效率和降低成本的一些措施460

9.6.1 本征层460

9.6.2 表面重掺杂层463

9.6.3 底部重掺杂层和衬底463

9.6.4 太阳光的有效利用464

9.6.5 降低太阳电池成本问题465

9.6.6 提高电池的可靠性467

9.7 α-Si:H太阳电池中载流子输运理论468

9.8 α-Si场效应管与集成电路474

9.8.1 α-Si场效应管的结构及其制备工艺475

9.8.2 α-Si场效应管的工作特性476

9.8.3 α-Si场效应管集成电路（逻辑电路）478

9.8.4 α-Si场效应管在液晶显示板中的应用480

9.8.5 α-Si图象传感器481

9.9 α-Si电荷耦合器件482

9.10 非晶态半导体静电成象器件484

9.10.1 高阻光电材料中的电荷充放电和图象记录484

9.10.2 静电成象的基本过程486

9.10.3 非晶态半导体静电成象材料488

9.10.4 静电成象器件491

9.11 α-Si1-xcx:H薄膜发光二极管493

9.12.1 α-Si钝化膜的工作原理495

9.12 α-Si的钝化保护作用495

9.12.2 α-Si:H钝化膜的应用497

9.13 硫系非晶态半导体的开关与记忆器件498

第十章 非晶态半导体多层膜结构504

10.1 晶态半导体超晶格504

10.2 非晶态半导体多层膜的制备508

10.3 非晶态半导体多层膜结构的检测510

10.4 非晶态半导体多层膜的光学性质512

10.5 非晶态半导体多层膜的电学性质517

10.6 具有调制掺杂结构的α-Si多层膜521

10.6.1 持续光电导效应521

10.6.2 调制掺杂多层膜中的复合过程522

10.7 非晶硅多层膜的界面特性524

10.8 应用及展望528

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