标题：固体电子学导论
图书简介
本书介绍固体电子学的基础理论，主要涉及固体物理和半导体物理的基础知识，包括晶体的结构、晶体的结合、晶格振动、晶体缺陷、能带理论、半导体中的载流子、PN结、固体表面及界面接触现象、半导体器件原理、固体的光学性质与光电现象等内容。 本书可作为高等院校电子科学与技术、光信息科学与技术、光电信息工程、材料科学与工程等工科专业的教材，也可供相关专业的本科生和研究生以及电子技术、光电技术等领域的科技人员参考。
图书信息
ISBN：9787302295334印次：1-1装帧：平装印刷日期：2012-8-22
图书前言
随着计算机辅助设计（CAD）的发展，器件与系统的设计更多通过计算机来进行，越来越多的专业软件投入各种应用领域。这就促使理论与应用的结合形式发生改变，对于搞应用的人来说，不需要直接从理论公式出发进行分析和计算，理论学习的作用更多体现在了解各种物理现象，建立相应的物理概念，理解运动变化过程，熟悉物理量之间的相互联系，掌握分析问题的方法等。本教材编写力求内容精简、重点突出、概念清晰、通俗易懂，在不破坏知识体系的逻辑关系前提下，尽量避免烦琐的数学推导。只要有高等数学和大学物理的基础知识，即使没有学过电动力学、量子力学、热力学统计物理，也能顺利学习本课程。 全书共分8章。第1章介绍晶体结构的基本知识，重点是晶体结构的周期性与对称性，对晶体结合、晶体生长、确定晶体结构的方法等只作简单讨论。第2章以一维原子链为例讨论晶格振动形成格波的特点、声子的概念及声子谱的测量方法，介绍了晶体缺陷的主要类型。第3章介绍能带理论的基础知识，包括金属中的自由电子模型，晶体电子的波函数与能带结构的特点，有效质量、空穴的概念，以及实际晶体能带结构举例。第4章讨论半导体中的载流子及其运动，包括载流子的统计分布，费米能级与载流子浓度的计算，迁移率与电导率，非平衡载流子，连续性方程。第5章介绍PN结，包括PN结形成与能带图，PN结电流电压特性，PN结电容，PN结击穿。第6章介绍固体表面及界面接触现象，包括表面态的基本概念，表面电场效应，金属与半导体的接触，MIS结构的电容-电压特性。第7章介绍半导体器件的基本原理，包括二极管、双极型晶体管、场效应晶体管，也简略介绍半导体集成器件和微细加工技术。第8章介绍固体的光学性质与固体中的光电现象，包括固体的光学常数、Kramers-Kronig关系、光学常数的实验测量、半导体的光吸收、半导体的光电导、半导体的光生伏特效应和太阳能电池、半导体发光和发光二极管。 每章末都附有习题。由于各专业安排本课程的学时及教学要求不同，书中打“*”号内容可以不讲或简单讲述。 本书第1～5章由沈为民负责编写，第6章和第8章由孙一翎负责编写，第7章由唐莹负责编写，马铁英编写了1.6节。全书由沈为民统稿。 由于编者的水平与经验有限，书中难免存在缺点和错误，殷切希望读者批评指正。作者2012年7月 
图书目录
第1章 晶体的结构和晶体的结合11.1 晶体的特征与晶体结构的周期性11.1.1 晶体的特征11.1.2 晶体结构的周期性31.1.3 原胞与晶胞51.1.4 实际晶体举例71.2 晶列与晶面 倒格子101.2.1 晶列101.2.2 晶面121.2.3 倒格子141.3 晶体结构的对称性 晶系161.3.1 物体的对称性与对称操作16?*1.3.2 晶体的对称点群181.3.3 晶系21?*1.3.4 准晶体 23 ?*1.4 确定晶体结构的方法241.4.1 晶体衍射的一般介绍241.4.2 衍射方程251.4.3 反射公式261.4.4 反射球261.5 晶体的结合291.5.1 离子性结合291.5.2 共价结合291.5.3 金属性结合301.5.4 范德华结合31 ?*1.6 晶体生长简介321.6.1 自然界的晶体321.6.2 溶液中生长晶体341.6.3 水热法生长晶体351.6.4 熔体中生长晶体36 固体电子学导论目 录 1.6.5 硅、锗单晶生长37习题140第2章 晶格振动和晶体的缺陷422.1 晶格振动和声子422.1.1 一维单原子晶格的振动422.1.2 周期性边界条件442.1.3 晶格振动量子化 声子45 ?*2.2 声学波与光学波462.2.1 一维双原子晶格的振动462.2.2 声学波和光学波的特点48 ?*2.3 格波与弹性波的关系502.4 声子谱的测量方法522.5 晶体中的缺陷542.5.1 点缺陷542.5.2 线缺陷582.5.3 面缺陷59习题261第3章 能带论基础623.1 晶体中电子状态的近似处理方法623.1.1 单电子近似623.1.2 周期性势场的形成633.2 金属中的自由电子模型643.2.1 无限深势阱近似--驻波解653.2.2 周期性边界条件--行波解663.2.3 能态密度67?*3.2.4 费米球683.3 布洛赫定理693.3.1 布洛赫定理的表述69?*3.3.2 布洛赫定理的证明703.3.3 布洛赫函数的意义713.4 克龙尼克-潘纳模型723.4.1 求解723.4.2 讨论753.4.3 能带结构的特点77 ?*3.5 能带的计算方法783.5.1 准自由电子近似79?*3.5.2 布洛赫函数的例子823.5.3 紧束缚近似833.6 晶体的导电性833.6.1 电子运动的速度和加速度 有效质量833.6.2 电子导电和空穴导电853.6.3 导体、半导体和绝缘体的区别88 ?*3.7 实际晶体的能带893.7.1 回旋共振和有效质量893.7.2 硅和锗的能带结构913.7.3 砷化镓的能带结构94习题395第4章 半导体中的载流子974.1 本征半导体与杂质半导体974.1.1 本征半导体974.1.2 杂质半导体984.1.3 杂质电离能与杂质补偿994.2 半导体中的载流子浓度1004.2.1 费米分布函数1004.2.2 平衡态下的导带电子浓度和价带空穴浓度1014.2.3 本征载流子浓度与费米能级1034.2.4 杂质充分电离时的载流子浓度1044.2.5 杂质未充分电离时的载流子浓度105 ?*4.3 简并半导体1074.4 载流子的漂移运动1104.4.1 迁移率1104.4.2 电导率111?*4.4.3 霍耳效应1134.5 非平衡载流子及载流子的扩散运动1154.5.1 稳态与平衡态1154.5.2 寿命1164.5.3 扩散运动1174.5.4 连续性方程118习题4120第5章 PN结1235.1 PN结及其能带图1235.1.1 PN结的制备1235.1.2 PN结的内建电场与能带图1245.1.3 PN结的载流子分布1265.1.4 PN结的势垒形状1275.2 PN结电流电压特性1285.2.1 非平衡PN结的势垒与电流的定性分析128?*5.2.2 非平衡PN结的少子分布1305.2.3 理想PN结的电流电压方程1325.3 PN结电容1355.3.1 势垒电容1355.3.2 扩散电容1365.3.3 势垒电容的计算1365.3.4 扩散电容的计算1385.4 PN结击穿1395.4.1 雪崩击穿1395.4.2 隧道击穿(齐纳击穿)1395.4.3 热电击穿140习题5140第6章 固体表面及界面接触现象1426.1 表面态1426.1.1 理想表面和实际表面1426.1.2 表面态1436.1.3 表面态密度1446.2 表面电场效应1456.2.1 外电场对半导体表面的影响1456.2.2 表面空间电荷区的电场、面电荷密度和电容1466.2.3 各种表面层状态1496.2.4 表面电导1526.3 金属与半导体的接触1536.3.1 金属和半导体的功函数1536.3.2 接触电势差和接触势垒1556.3.3 金属与半导体接触的整流特性1586.3.4 欧姆接触1596.4 MIS结构的电容-电压特性1606.4.1 理想MIS结构电容1606.4.2 理想MIS结构的?C-V?特性1616.4.3 功函数差及绝缘层中电荷对?C-V?特性的影响164 ?*6.5 异质结1666.5.1 异质结的分类1666.5.2 突变异质结的能带图1676.5.3 异质结的电流电压特性1706.5.4 半导体超晶格171习题6173第7章 半导体器件基础1757.1 二极管1757.1.1 二极管的基本结构1757.1.2 整流二极管1767.1.3 齐纳二极管1777.1.4 变容二极管1787.1.5 肖特基二极管1797.2 双极型晶体管1807.2.1 BJT的基本结构1807.2.2 BJT的电流-电压特性1817.3 场效应晶体管1867.3.1 JFET1877.3.2 MOSFET188?*7.3.3 MESFET1917.4 半导体集成器件1927.4.1 集成电路的构成1927.4.2 微细加工技术194习题7197第8章 固体光电基础1988.1 固体的光学常数1988.1.1 折射率与消光系数198?*8.1.2 克拉末-克龙尼克(Kramers-Kronig)关系199 ?*8.2 光学常数的测量2008.3 半导体的光吸收2038.3.1 本征吸收2038.3.2 直接跃迁和间接跃迁2048.3.3 其他吸收过程2068.4 半导体的光电导2098.4.1 附加电导率2098.4.2 定态光电导及其弛豫过程2108.4.3 本征光电导的光谱分布2118.4.4 杂质光电导2128.5 PN结的光生伏特效应和太阳能电池2128.5.1 PN结的光生伏特效应2138.5.2 光电池的电流电压特性2138.5.3 太阳能电池及其光电转换效率2148.6 半导体发光2178.6.1 辐射跃迁2178.6.2 发光效率2198.6.3 电致发光激发机构2208.6.4 发光二极管(LED)221?*8.6.5 半导体激光器(LD)222习题8224附表226参考文献228[1]