半导体异质结物理（第二版）

目录
第二版前言
**版前言
第1章 序言 1
参考文献 3
第2章 半导体异质结的组成与生长 4
2.1 材料的一般特性 4
2.1.1 晶格结构 4
2.1.2 能带结构 6
2.1.3 有效质量和等效态密度 14
2.2 异质结界面的晶格失配 18
2.3 异质结的生长 22
2.3.1 液相外延法(LPE) 22
2.3.2 金属有机化学气相沉积法(MOCVD) 25
2.3.3 分子束外延(MBE) 27
思考题 27
参考文献 27
第3章 半导体异质结的能带图 29
3.1 理想突变异质结的能带回 30
3.1.1 异型异质结一Anderson模型 30
3.1.2 同型异质结 34
3.1.3 对pN异质结的修正 40
3.2 异质结的能带带阶 42
3.2.1 Anderson定则及有关争议 42
3.2.2 测量能带带阶的方法 44
3.3 有界面态的突变异质结能带图 52
3.3.1 界面态密度较小 53
3.3.2 界面态密度较大 55
3.3.3 界面态密度很大 55
3.4 渐变异质结的能带图 57
思考题 62
参考文献 63
第4章 半导体异质结的伏安特性和异质结晶体管 65
4.1 异质结的注入比 65
4.2 异质结中的超注人现象 69
4.3 理想突变异质结的伏安特性 71
4.3.1 pN异质结 71
4.3.2 nN异质结 76
4.4 有界面态的异质结的伏安特性 78
4.4.1 热电子发射和多阶隧道的并联模型 78
4.4.2 界面能级的电离对伏安特性的影响 80
4.4.3 空间电荷区的复合电流 82
4.4.4 完全经由界面态的复合电流 83
4.4.5 表面复合对伏安特性的影响 87
4.5 伏安特性的微商研究法 88
4.6 异质结双极晶体管 90
4.6.1 理论分析 90
4.6.2 异质结双极晶体管的制备 96
4.7 GexSh1-x/Si异质结器件 99
4.7.1 GexSi1-x/Si异质结的基本特性 100
4.7.2 迁移率和输运特性 103
4.7.3 GexSi1-x/Si双极晶体管和场效应晶体管 106
思考题 108
参考文献 108
第5章 半导体异质结构中的二维电子气及调制掺杂器件 112
5.1 方形势阱中粒子运动的特性 112
5.1.1 一维方形势阱 112
5.1.2 方形掏道势阱中的位子 115
5.2 异质结量子势阱中的工维电子气 119
5.2.1 方形势阱的简单分析 119
5.2.2 异质结界面的量子阱 121
5.2.3 势阱中的面电子密度 127
5.2.4 界面组分渐变对势阱的影响 132
5.3 二维电子气的输运 137
5.3.1 工维弛豫时间近似 137
5.3.2 二维电子气的散射 141
5.4 调制掺杂结构和场效应晶体管 147
5.5 强磁场中的工维电子气 151
5.5.1 磁量子效应和磁阻振蔼151
5.5.2 二维电子气的朗道能级153
5.5.3 量子霍尔效应 157
思考题 164
参考文献 164
第6章 半导体异质结中的非平衡载流子 167
6.1 过剩载流子的特性 167
6.1.1 准费米能级 167
6.1.2 过剩载流子的寿命 168
6.1.3 过剩载流子的扩散 169
6.2 异质结中的过剩载流子 169
6.3 异质结中过剩载流子寿命的测量 175
6.3.1 荧光脉冲衰减法 175
6.3.2 反向电压恢复法 177
6.3.3 激光延迟法 179
6.3.4 光电流法 180
6.4 热载流子的一般特性 182
6.4.1 电于温度和分布函数 182
6.4.2 热载流子的漂移和扩散 183
6.4.3 载流子在能谷之间的转移 184
6.5 研究热载流子特性的实验方法 185
6.5.1 迁移率测量 185
6.5.2 光荧光谱测量 185
6.5.3 吸收光谱测量 189
6.5.4 拉曼散射测量 190
6.5.5 隧道效应测量 191
6.5.6 时间分辨光谱的测量 193
6.6 异质结中的热电子行为 194
6.6.1 异质结中热电子的光荧光谱 194
6.6.2 异质结中电子迁移率随电场的变化 195
6.6.3 异质结中热载流子的远红外发射 197
6.6.4 异质结中热载流子的弛豫 197
6.6.5 异质结中热电子的实际空间转移 198
6.7 几种实空间转移器件 202
6.7.1 负阻振蒲器 202
6.7.2 负阻场效应晶体管(NERFET) 202
6.7.3 电荷注入晶体管(CHINT) 204
思考题 205
参考文献 205
第7章 半导体异质结激光器及光波导 208
7.1 半导体受激光发射的基本原理 208
7.1.1 半导体中光的吸收、自发辐射和受激辐射 208
7.1.2 半导体中受激光发射的必要条件 211
7.1.3 半导体的吸收谱和增益谱 212
7.1.4 异质结对电流的限制作用 217
7.2 半导体激光器的阔值条件 218
7.2.1 闹值增益 218
7.2.2 半导体激光器的纵模 220
7.3 增益和电流的关系，量子效率和增益因子 222
7.4 半导体异质结激光器的横模 223
7.4.1 半导体异质结光披导效应的理论分析 223
7.4.2 半导体激光器的条形结构229
7.5 半导体激光器增益谱的测量233
7.6 半导体异质结光波导 234
7.6.1 脊形光波导 235
7.6.2 组分无序化光披导235
7.6.3 光弹光波导 236
思考题 241
参考文献 241
第8章 半导体异质结的光电特性 244
8.1 异质结的光伏特性和光电流 244
8.2 键舍异质结的光电流 250
8.3 用光电导方法测量AIGaN/GaN异质结中Al的组分 255
8.4 用光反射测量AIGaN及AIGaN/GaN异质结中Al的组分 258
8.5 用光电流方法测量金属和GaN及AIGaN/GaN异质结构肖特基势垒的高度 261
8.6 异质结光电晶体管 263
思考题 269
参考文献 269
第9章 氯化镶材料及其异质结特性 271
9.1 氮化嫁的基本物理特性 271
9.2 金属和GaN及AIGaN/GaN的肖特基接触 278
9.2.1 基本特性 278
9.2.2 金属/GaN肖特基势垒中电子的输运机 281
9.2.3 金属和A1GaN/GaN结构的肖特基结 284
9.3 金属在AIGaN上的肖特基结势垒高度和Al组分的关系 288
9.4 p型GaN材料的特殊情况 289
9.4.1 空穴浓度 289
9.4.2 金属在p-GaN上的肖特基接触 292
9.5 AIGaN/GaN和InGaN/GaN的自发极化和压电极化 294
9.5.1 压电效应的由来及其对器件的影响 294
9.5.2 压电效应引起的量子限制斯塔克(QCSE)效应 296
9.6 InGaN/GaN量子阱发光管和激光器中发光均匀性和光谱特性 298
9.6.1 InGaN/GaN量子阱发光的不均匀性 298
9.6.2 光谱特性 300
9.7 GaN的电子器件 301
思考题 302
参考文献 302
第10章 半导体超晶格和多量子阱 306
10.1 超晶格和多量子阱的一般描述 306
10.2 超晶格的能带 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 应变层超晶格 315
10.2.5 IV-VI族和II-V族超晶格 316
10.2.6 掺杂超晶格 317
10.3 垂直于超晶格方向的电子输运 318
10.4 超晶格的光谱特性 328
10.4.1 吸收光谱实验 328
10.4.2 激子光谱 328
10.4.3 激子的饱和吸收 332
10.4.4 室温荧光特性 333
10.4.5 其他光谱特性 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 光学双稳态器件 336
10.6 量子阱和超晶格的近期进展 339
10.6.1 量子限制斯塔克效应(QCSE) 339
10.6.2 超晶格子能带的电学研究 341
10.6.3 量子阱超晶格光电接收器 343
10.6.4 Wannier-Stark效应 343
10.6.5 超晶格红外级联激光器 345
10.6.6 超晶格中的布洛赫振荡 350
思考题 352
参考文献 352
部分参考答案 357
常用物理常数表 362