半導體異質結物理（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 半導體異質結的組成與生長 4
2.1 材料的一般特性 4
2.1.1 晶格結構 4
2.1.2 能帶結構 6
2.1.3 有效質量和等效態(tài)密度 14
2.2 異質結界面的晶格失配 18
2.3 異質結的生長 22
2.3.1 液相外延法(LPE) 22
2.3.2 金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD) 25
2.3.3 分子束外延(MBE) 27
思考題 27
參考文獻 27
第3章 半導體異質結的能帶圖 29
3.1 理想突變異質結的能帶回 30
3.1.1 異型異質結一Anderson模型 30
3.1.2 同型異質結 34
3.1.3 對pN異質結的修正 40
3.2 異質結的能帶帶階 42
3.2.1 Anderson定則及有關爭議 42
3.2.2 測量能帶帶階的方法 44
3.3 有界面態(tài)的突變異質結能帶圖 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 漸變異質結的能帶圖 57
思考題 62
參考文獻 63
第4章 半導體異質結的伏安特性和異質結晶體管 65
4.1 異質結的注入比 65
4.2 異質結中的超注人現(xiàn)象 69
4.3 理想突變異質結的伏安特性 71
4.3.1 pN異質結 71
4.3.2 nN異質結 76
4.4 有界面態(tài)的異質結的伏安特性 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)的復合電流 82
4.4.4 完全經由界面態(tài)的復合電流 83
4.4.5 表面復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 異質結雙極晶體管 90
4.6.1 理論分析 90
4.6.2 異質結雙極晶體管的制備 96
4.7 GexSh1-x/Si異質結器件 99
4.7.1 GexSi1-x/Si異質結的基本特性 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晶體管 106
思考題 108
參考文獻 108
第5章 半導體異質結構中的二維電子氣及調制摻雜器件 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 異質結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 異質結界面的量子阱 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 調制摻雜結構和場效應晶體管 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 157
思考題 164
參考文獻 164
第6章 半導體異質結中的非平衡載流子 167
6.1 過剩載流子的特性 167
6.1.1 準費米能級 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 異質結中的過剩載流子 169
6.3 異質結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 隧道效應測量 191
6.5.6 時間分辨光譜的測量 193
6.6 異質結中的熱電子行為 194
6.6.1 異質結中熱電子的光熒光譜 194
6.6.2 異質結中電子遷移率隨電場的變化 195
6.6.3 異質結中熱載流子的遠紅外發(fā)射 197
6.6.4 異質結中熱載流子的弛豫 197
6.6.5 異質結中熱電子的實際空間轉移 198
6.7 幾種實空間轉移器件 202
6.7.1 負阻振蒲器 202
6.7.2 負阻場效應晶體管(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 半導體異質結激光器及光波導 208
7.1 半導體受激光發(fā)射的基本原理 208
7.1.1 半導體中光的吸收、自發(fā)輻射和受激輻射 208
7.1.2 半導體中受激光發(fā)射的必要條件 211
7.1.3 半導體的吸收譜和增益譜 212
7.1.4 異質結對電流的限制作用 217
7.2 半導體激光器的闊值條件 218
7.2.1 鬧值增益 218
7.2.2 半導體激光器的縱模 220
7.3 增益和電流的關系，量子效率和增益因子 222
7.4 半導體異質結激光器的橫模 223
7.4.1 半導體異質結光披導效應的理論分析 223
7.4.2 半導體激光器的條形結構229
7.5 半導體激光器增益譜的測量233
7.6 半導體異質結光波導 234
7.6.1 脊形光波導 235
7.6.2 組分無序化光披導235
7.6.3 光彈光波導 236
思考題 241
參考文獻 241
第8章 半導體異質結的光電特性 244
8.1 異質結的光伏特性和光電流 244
8.2 鍵舍異質結的光電流 250
8.3 用光電導方法測量AIGaN/GaN異質結中Al的組分 255
8.4 用光反射測量AIGaN及AIGaN/GaN異質結中Al的組分 258
8.5 用光電流方法測量金屬和GaN及AIGaN/GaN異質結構肖特基勢壘的高度 261
8.6 異質結光電晶體管 263
思考題 269
參考文獻 269
第9章 氯化鑲材料及其異質結特性 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結構的肖特基結 284
9.3 金屬在AIGaN上的肖特基結勢壘高度和Al組分的關系 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 壓電效應的由來及其對器件的影響 294
9.5.2 壓電效應引起的量子限制斯塔克(QCSE)效應 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 室溫熒光特性 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(QCSE) 339
10.6.2 超晶格子能帶的電學研究 341
10.6.3 量子阱超晶格光電接收器 343
10.6.4 Wannier-Stark效應 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