- Артикул:00-00003703
- Автор: М. Грундман
- ISBN: 978-5-9221-1394-6
- Тираж: 200 экз.
- Обложка: Твердый переплет
- Издательство: Физматлит (все книги издательства)
- Город: Москва
- Страниц: 772
- Формат: 70х100 1/16
- Год: 2012
- Вес: 2196 г
Развернуть ▼
В учебнике известного немецкого физика М. Грундмана излагаются как фундаментальные основы физики твердого тела, так и последние достижения в области физики полупроводников и полупроводниковых приборов. Особое внимание уделяется оптоэлектронным и электромеханическим эффектам в сложных полупроводниковых структурах с микро- и наноразмерами функциональных элементов. Подробно рассматриваются приборные и схемотехнические реализации теоретических моделей. Изложены технические аспекты получения полупроводников и изготовления полупроводниковых структур.
Во второе издание добавлены самые последние достижения в исследованиях органических и магнитных полупроводников, нанотехнологий, тонкопленочных транзисторов, прозрачных проводящих оксидов, новых типов солнечных батарей.
Для научных работников и инженеров, работающих в области электроники и вычислительной техники, и студентов старших курсов соответствующих специальностей.
Оглавление
Предисловие
Предисловие редактора перевода
Список сокращений
Список основных обозначений
Физические константы
1 Введение
1.1. Историческая справка
1.2. Лауреаты Нобелевских премий за открытия и изобретения в области физики полупроводников
1.3. Общая информация
I. Основы
2 Связи
2.1. Введение
2.2. Ковалентные связи
2.2.1. Электрон-электронная связь
2.2.2. sр3-связь
2.2.3. sp2-связь
2.3. Ионная связь
2.4. Смешанная связь
2.5. Металлическая связь
2.6. Ван-дер-Ваальсова связь
2.7. Оператор Гамильтона твердого тела
3 Кристаллы
3.1. Введение
3.2. Кристаллическая структура
3.3. Решетка
3.3.1. Элементарная ячейка
3.3.2. Точечные группы
3.3.3. Пространственные группы
3.3.4. Двумерные решетки Бравэ
3.3.5. Трехмерные решетки Бравэ
3.3.6. Поликристаллические полупроводники
3.3.7. Аморфные полупроводники
3.4. Важнейшие кристаллические структуры
3.4.1. Структура каменной соли
3.4.2. Структура CsCl.а
3.4.3. Структура алмаза
3.4.4. Структура цинковой обманки
3.4.5. Структура вюртцита
3.4.6. Структура халькоперита
3.4.7. Структура флюорита
3.4.8. Структура делафосситов
3.4.9. Структура перовскита
3.4.10. Структура NiAs
3.4.11. Прочие структуры
3.5. Политипизм
3.6. Обратная решетка
3.6.1. Векторы обратной решетки
3.6.2. Индексы Миллера
3.6.3. Зоны Бриллюэна
3.7. Сплавы
3.7.1. Неупорядоченные сплавы
3.7.2. Фазовая диаграмма
3.7.3. Приближение эффективного кристалла
3.7.4. Постоянная решетки
3.7.5. Самоупорядочивание
4 Дефекты
4.1. Введение
4.2. Точечные дефекты
4.2.1. Типы точечных дефектов
4.2.2. Термодинамика
4.2.3. Диффузия
4.2.4. Распределение легирующих примесей
4.3. Дислокации
4.3.2. Визуализация дислокаций травлением
4.3.3. Закрепление дислокаций
4.4. Макродефекты
4.4.1. Микротрещины
4.4.2. Дефекты упаковки
4.4.3. Границы зерен
4.4.4. Противофазные и инверсионные домены
4.5. Разупорядочивание
5 Механические свойства
5.1. Введение
5.2. Колебания решетки
5.2.1. Моноатомная линейная цепочка
5.2.2. Двухатомная линейная цепочка
5.2.3. Колебания решетки в трехмерном кристалле
5.2.4. Плотность состояний
5.2.5. Фононы
5.2.6. Локализованные колебательные моды
5.2.7. Фононы в сплавах
5.2.8. Генерация электрического поля оптическими фононами
5.3. Упругость
5.3.1. Термическое расширение
5.3.2. Напряжения и деформации
5.3.3. Биаксиальные деформации
5.3.4. Трехмерные деформации
5.3.5. Изгиб подложки
5.3.6. Скручивание
5.3.7. Критическая толщина
5.4. Раскалывание
6 Зонная структура
6.1. Введение
6.2. Электроны в периодическом потенциале
6.2.1. Теорема Блоха
6.2.2. Приближение свободных электронов
6.2.3. Модель Кронига-Пенни
6.2.5. Вырождение Крамерса
6.3. Зонная структура типичных полупроводников
6.3.1. Кремний
6.3.2. Германий
6.3.3. GaAs
6.3.4. GaP
6.3.5. GaN
6.3.6. Соли свинца
6.3.7. Халькопириты
6.3.8. Делафосситы
6.3.9. Перовскиты
6.4. Сплавные полупроводники
6.5. Аморфные полупроводники
6.6. Систематика запрещенных зон в полупроводниках
6.7. Температурная зависимость запрещенной зоны
6.8. Дисперсия электронов
6.8.1. Уравнение движения электронов
6.8.2. Эффективная масса электрона
6.8.3. Поляронная масса
6.8.4. Непараболичность электронной массы
6.9. Дисперсионные зависимости дырок
6.9.1. Концепция дырок
6.9.2. Соотношение дисперсии для дырок
6.9.3. Тонкая структура валентной зоны
6.10. Влияние напряжений на зонную структуру
6.10.1. Влияние напряжений на положение краев зон
6.10.2. Влияние напряжений на эффективные массы
6.10.3. Взаимодействие с локальным состоянием
6.11. Плотность состояний
6.11.1. Обобщенная структура зон
6.11.2. Свободный электронный газ
7 Электронные состояния дефектов
7.1. Введение
7.2. Распределение Ферми-Дирака
7.3. Концентрация носителей
7.4. Собственная проводимость
7.5. Мелкие примеси, легирование
7.5.1. Доноры
7.5.2. Акцепторы
7.5.3. Компенсация
7.5.4. Сочетание нескольких примесей
7.5.5. Амфотерные примеси
7.5.6. Сильное легирование
7.6. Квазиуровни Ферми
7.7. Глубокие уровни
7.7.1. Заряд состояний
7.7.2. Двойные доноры
7.7.3. Двойные акцепторы
7.7.4. Эффект Яна-Теллера
7.7.5. отрицательные центры
7.7.6. DX-центры
7.7.7. EL-2 дефекты
7.7.8. Полуизолирующие полупроводники
7.7.9. Изоэлектронные примеси
7.7.10. Поверхностные состояния
7.8. Водород в полупроводниках
8 Процессы переноса
8.1. Введение
8.2. Проводимость
8.3. Перенос заряда в слабом электрическом поле
8.3.1. Подвижность
8.3.2. Объемные процессы рассеяния
8.3.3. Рассеяние на ионизированных примесях
8.3.4. Рассеяние на деформационном потенциале
8.3.5. Рассеяние на пьезоэлектрическом потенциале
8.3.6. Рассеяние на полярных оптических фононах
8.3.7. Рассеяние на дислокациях
8.3.8. Рассеяние на границах зерен
8.3.9. Температурная зависимость
8.3.10. Зависимость от легирования
8.3.11. Пьезосопротивление
8.4. Эффект Холла
8.5. Перенос заряда в сильных электрических полях
8.5.1. Насыщение дрейфовой скорости
8.5.2. Отрицательное дифференциальное сопротивление
8.5.3. Превышение скорости насыщения (overshoot)
8.5.4. Ударная ионизация
8.6. Высокочастотная проводимость
8.7. Диффузия
8.8. Уравнение непрерывности
8.9. Теплопроводность
8.10. Связь переноса заряда и тепла
8.10.1. Эффект Зеебека
8.10.2. Эффект Пельтье
9 Оптические свойства
9.1. Основные спектральные области
9.2. Отражение и дифракция (преломление)
9.3. Поглощение
9.4. Электрон-фотонное взаимодействие
9.5. Переходы зона-зона
9.5.1. Связанная плотность состояний
9.5.2. Прямые переходы
9.5.3. Непрямые переходы
9.5.4. Хвосты Урбаха
9.5.5. Внутри-зонное поглощение
9.5.6. Аморфные полупроводники
9.5.7. Эк-ситоны
9.5.8. Фононное уширение
9.5.9. Экситонные поляри-тоны
9.5.10. Поглощение связанными экситонами
9.5.11. Биэк-ситоны
9.5.12. Трионы
9.5.13. Сдвиг Бурштейна-Мосса
9.5.14. Перенормировка запрещенной зоны
9.5.15. Электронно-дырочные капли
9.5.16. Двухфотонное поглощение
9.6. Примесное поглощение
9.7. Поглощение на свободных носителях
9.8. Решеточное поглощение
9.8.1. Диэлектрическая постоянная
9.8.2. Полоса остаточного излучения
9.8.3. Поляритоны
9.8.4. Фонон-плазмонное взаимодействие
10 Рекомбинация
10.1. Введение
10.2. Рекомбинация зона-зона
10.2.1. Спонтанная эмиссия
10.2.2. Поглощение
10.2.3. Стимулированная эмиссия фотона
10.2.4. Результирующий темп рекомбинации
10.2.5. Динамика рекомбинации
10.2.6. Лазерный режим
10.3. Рекомбинация свободных экситонов
10.3.1. Свободные экситоны
10.3.2. Рекомбинация связанных экситонов
10.3.3. Уширение линий в сплавах
10.4. Фононные реплики
10.5. Самопоглощение
10.6. Переходы в донорно-акцепторных парах
10.7. Рекомбинация во внутренних уровнях примесных атомов
10.8. Оже-рекомбинация
10.9. Рекомбинация зона-примесь
10.9.1. Кинетика Шокли-Рида-Холла
10.9.2. Многоуровневые ловушки
10.10. Влияние поля
10.10.1. Термоактивационная эмиссия
10.10.2. Прямое туннелирование
10.10.3. Облегченное туннелирование
10.11. Рекомбинация на протяженных дефектах
10.11.1. Поверхности
10.11.2. Границы зерен
10.11.3. Дислокации
10.12. Пространственные распределения (профили) избыточных носителей
10.12.1. Генерация на поверхности
10.12.2. Генерация в объеме
II. Избранные главы
11 Гетероструктуры
11.1. Введение
11.2. Гетероэпитаксия
11.2.1. Методы выращивания
11.2.2. Подложки
11.2.3. Эпитак-сиальный рост
11.2.4. Гетероподложки
11.2.5. Псевдоморфные структуры
11.2.6. Пластическая релаксация
11.2.7. Активаторы поверхности
11.3. Энергетические уровни в гетероструктурах
11.3.1. Разрывы (скачки) зон в гетероструктурах
11.3.2. Квантовые ямы
11.3.3. Сверхрешетки
11.3.4. Одиночный гетеропереход между легированными материалами
11.4. Рекомбинация в квантовых ямах
11.4.1. Зависимость от ширины
11.4.3. Квантово-ограниченный эффект Штарка
11.5. Изотопические сверхрешетки
11.6. Сращивание пластин
12 Внешние поля
12.1. Электрические поля
12.1.1. Объемные материалы
12.1.2. Квантовые ямы
12.2. Магнитное поле
12.2.1. Поглощение на свободных носителях
12.2.2. Энергетические уровни в объемном кристалле
12.2.3. Энергетические уровни в двумерном электронном газе
12.2.4. Осцилляции Шубникова-де Гааза
12.3. Квантовый эффект Холла
12.3.1. Целочисленный квантовый эффект Холла (QHE)
12.3.2. Дробный квантовый эффект Холла
12.3.3. Осцилляции Вейса
13 Наноструктуры
13.1. Введение
13.2. Квантовые проволоки
13.2.1. Квантовые проволоки на V-канавках
13.2.2. Квантовые проволоки, полученные наращиванием на сколотых гранях
13.2.3. Нановискеры (усы)
13.2.4. Наноленты
13.2.5. Квантование в двумерных потенциальных ямах
13.3. Квантовые точки
13.3.1. Квантование в трехмерных потенциальных ямах
13.3.2. Электрические и транспортные свойства
13.3.3. Самосборка квантовых точек
13.3.4. Оптические свойства
14 Поляризующиеся полупроводники
14.1. Введение
14.2. Спонтанная поляризация
14.3. Ферроэлектричество
14.3.1. Материалы
14.3.2. Мягкая фононная мода
14.3.3. Фазовый переход
14.3.4. Домены
14.3.5. Оптические свойства
14.4. Пьезоэлектричество
14.4.1. Пьезоэлектрический эффект
14.4.2. Полупроводники со структурой цинковой обманки
14.4.3. Вюртцитные кристаллы
14.4.4. Пьезоэлектрические эффекты в наноструктурах
15 Магнитные полупроводники
15.1. Введение
15.2. Магнитные полупроводники
15.3. Разбавленные магнитные полупроводники
15.4. Спинтроника
15.4.1. Спиновый транзистор
15.4.2. Спиновые светоизлучательные диоды (LED)
16 Органические полупроводники
16.1. Материалы
16.1.1. Малые органические молекулы, полимеры
16.1.2. Органиче¬ские полупроводниковые кристаллы
16.2. Электронная структура
16.3. Легирование
16.4. Транспортные свойства
16.5. Оптические свойства
17 Графен и углеродные нанотрубки
17.1. Графе
17.1.1. Структура
17.1.2. Зонная структура
17.1.3. Электрические свойства
17.1.4. Прочие двумерные кристаллы
17.2. Углеродные нанотрубки
17.2.1. Структура
17.2.2. Зонная структура
17.2.3. Оптические свойства
17.2.4. Другие неорганические нанотрубки
18 Диэлектрические структуры
18.1. Материалы с фотонной щелью PBG
18.1.1. Введение
18.1.2. Общая теория одномерного рассеяния
18.1.3. Переходы в TV-периодическом потенциале
18.1.4. Четвертьволновая слоистая система
18.1.5. Образование 3D зонной структуры
18.1.6. Влияние разупорядочения
18.1.7. Моды, обусловленные дефектами
18.1.8. Взаимодействие с электронными резонансами
18.2. Микрорезонаторы
8.2.1. Микродиски
18.2.2. Эффект Парселла
18.2.3. Деформационные резонаторы
8.2.4. Гексагональные резонаторы
9 Прозрачные проводящие оксидные полупроводники
9.1. Материалы
19.2. Свойства
III. Применения
20 Диоды
20.1. Введение
20.2. Контакты типа металл-полупроводник
20.2.1. Зонная диаграмма в состоянии равновесия
20.2.2. Область пространственного заряда
20.2.3. Эффект Шоттки
20.2.4. Емкость
20.2.5. Вольт-амперная характеристика
20.2.6. Омические контакты
20.2.7. Металлические контакты к органическим полупроводникам
20.3. Диоды металл-диэлектрик-полупроводник
20.3.1. Зонная диаграмма идеального МДП-диода
20.3.2. Область пространственного заряда
20.3.3. Емкость
20.3.4. Неидеальный МДП-диод
20.4. Биполярные диоды
20.4.1. Зонная диаграмма
20.4.2. Область пространственного заряда
20.4.3. Емкость
20.4.5. Пробой
20.4.6. Органические полупроводниковые диоды
20.5. Применения диодов и особые устройства на их основе
20.5.1. Выпрямление
20.5.2. Смесители для преобразования сигналов
20.5.3. Регулятор (параметрический стабилизатор) напряжения 20.5.4. Диоды Зенера
20.5.5. Варакторы
20.5.6. Диоды с резким восстановлением (импульсные диоды)
20.5.7. Диоды с накоплением заряда
20.5.8. pin-диоды
20.5.9. Туннельные диоды
20.5.10. Обращенные диоды
20.5.11. Диоды Ганна
20.5.12. Диоды с гетеропереходом
21 Преобразование света в электричество
21.1. Фотокатализ
21.2. Фоторезисторы
21.2.1. Введение
21.2.2. Фоторезистивные детекторы
21.2.3. Электрография
21.2.4. Фотодетекторы на квантовых ямах
21.2.5. Детекторы с блокированной примесной зоной
21.3. Фотодиоды
21.3.1. Введение
21.3.2. р-п-фотодиоды
21.3.3. pin-фотодиоды
21.3.4. Позиционно-чувствительный детектор
21.3.5. МПМ-фотодиоды
21.3.6. Лавинные фотодиоды
21.3.7. Фотодетекторы бегущей волны
21.3.8. Приборы с зарядовой связью
21.3.9. Фотодиодные массивы
21.4. Солнечные элементы
21.4.1. Солнечное излучение
21.4.2. Идеальный солнечный элемент
21.4.3. Реальные солнечные элементы
21.4.4. Тонкости конструкции
21.4.5. Модули
21.4.7. Промышленный выпуск
22 Преобразование электричества в свет
22.1. Радиометрические и фотометрические величины
22.1.1. Радиометрические величины
22.1.2. Фотометрические величины
22.2. Сцинцилляторы
22.2.1. Диаграмма цветности CIE
22.2.2. Дисплеи
22.2.3. Детектирование излучения
22.2.4. Механизмы люминесценции
22.3. Светодиоды
22.3.1. Введение
22.3.2. Спектральные диапазоны
22.3.3. Квантовая эффективность
22.3.4. Проектирование светодиодов
22.3.5. Светодиоды с излучением белого света
22.3.6. Светодиоды на квантовых точках
22.3.7. Органические светодиоды
22.4. Лазеры
22АЛ. Введение
22.4.2. Применение лазеров
22.4.3. Усиление
22.4.4. Оптическая мода
22.4.5. Механизмы потерь
22.4.6. Пороговый уровень
22.4.7. Коэффициент спонтанного излучения
22.4.8. Выходная мощность
22.4.9. Температурная зависимость
22.4.10. Спектр мод излучения
22.4.11. Лазеры с одной продольной модой
22.4.12. Лазеры с перестраиваемой длиной волны излучения
22.4.13. Модуляция
22.4.14. Лазеры, излучающие перпендикулярно поверхности
22.4.15. Полупроводниковые лазеры с оптической накачкой
22.4.16. Квантовые каскадные лазеры
22.4.17. Лазеры на горячих дырках
22.5. Полупроводниковые оптические усилители
23 Транзисторы
23.1. Введение
23.2. Биполярные транзисторы
23.2.1. Плотность носителей и токи
23.2.2. Усиление по току
23.2.3. Модель Эберса-Молла
23.2.4. Вольт-амперные характеристики
23.2.6. Частотные характеристики
23.2.7. Гетеробиполярные транзисторы
23.2.8. Светоизлучающие транзисторы
23.3. Полевые транзисторы
23.4. JFET- и MESFET-транзисторы
23.4.1. Основной принцип
23.4.2. Статические характеристики
23.4.3. Нормально открытые и нормально закрытые полевые транзисторы
23.4.4. Подвижность, зависящая от поля
23.4.5. Высокоча¬стотные свойства
23.5. Полевые МОП-транзисторы
23.5.1. Принцип работы
23.5.2. Вольт-амперные характеристики
23.5.3. Типы полевых МОП-транзисторов
23.5.4. Комплементарная МОП-технология
23.5.5. Проблемы повышения степени интеграции
23.5.6. Туннельный полевой транзистор
23.5.7. Энергонезависимая память
23.5.8. Полевые транзисторы на гетеропереходах
23.6. Тонкопленочные транзисторы
23.6.1. Отжиг аморфного кремния
23.6.2. Структура тонкопленочных полевых транзисторов
23.6.3. Органические полевые транзисторы
IV. Приложения
А Тензоры
В Пространственные группы
С Соотношения Крамерса-Кронига
D Сила осциллятора
Е Квантовая статистика
F к-р-метод теории возмущений
G Теория эффективной массы
Список литературы
Предметный указатель
Рекомендуем
