半導體物理性能手冊：第2捲（下） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Sadao Adachi 著

圖書標籤:

• 半導體物理
• 半導體器件
• 材料性能
• 電子工程
• 物理學
• 器件物理
• 半導體材料
• 手冊
• 參考書
• 工程技術

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560345178

版次：1

商品編碼：11475969

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-04-01

用紙：膠版紙

內容簡介

Cubic Gallium Nitride (β-GaN);Gallium Phosphide (GAP);Gallium Arsenide (GaAs);Gallium Antimonide (GaSb);Indium Nitride (INN);Indium Phosphide (InP);Indium Arsenide (InAs);Indium Antimonide (InSb)等。

目錄

Preface
Acknowledgments
Contents of Other Volumes
10 Wurtzite Gallium Nitride（a—GaN）
10.1 Structural Properties / 233
10.1.1 Ionicity / 233
10.1.2 Elemental Isotopic Abundance and Molecular Weight / 233
10.1.3 Crystal Structure and Space Group / 234
10.1.4 Lattice Constant and Its Related Parameters / 234
10.1.5 Structural Phase Transition / 235
10.1.6 Cleavage Plane / 235
10.2 Thermal Properties / 236
10.2.1 Melting Point and Its Related Parameters / 236
10.2.2 Specific Heat / 236
10.2.3 Debye Temperature / 237
10.2.4 Thermal Expansion Coefficient / 238
10.2.5 Thermal Conductivity and Diffusivity / 239
10.3 Elastic Properties / 240
10.3.1 Elastic Constant / 240
10.3.2 Third—Order Elastic Constant / 241
10.3.3 Young's Modulus， Poisson's Ratio， and Similar
……
11 Cubic Gallium Nitride （β—GaN）
12 Gallium Phosphide （GAP）
13 Gallium Arsenide （GaAs）
14 Gallium Antimonide （GaSb）
15 Indium Nitride （INN）
16 Indium Phosphide （InP）
17 Indium Arsenide （InAs）
18 Indium Antimonide （InSb）

前言/序言

半導體材料及其應用 本手冊旨在為讀者提供關於半導體物理性能及其廣泛應用的全麵概述。半導體作為現代電子産業的基石，其獨特的導電特性使其成為構建從微處理器到光電器件等各種復雜電子元件的關鍵材料。本捲將深入探討半導體材料的晶體結構、能帶理論、載流子輸運機製，以及這些基本原理如何轉化為實際的器件性能。 第一章：半導體晶體結構與生長 晶體結構是理解半導體材料物理性質的起點。本章將首先介紹半導體中最常見的晶體結構，如金剛石立方結構（矽、鍺）和閃鋅礦結構（砷化鎵、磷化銦）。我們將詳細闡述這些結構的原子排列方式、鍵閤特性以及它們對電子能帶結構的影響。 晶體學基礎： 詳細介紹晶格、基元、晶嚮、晶麵等概念，以及如何使用密勒指數來描述晶麵和晶嚮。 常見半導體晶體結構： 金剛石立方結構 (Diamond Cubic): 詳細分析Si和Ge的原子排列，解釋其八麵體和四麵體空位，以及與原子半徑和鍵長之間的關係。 閃鋅礦結構 (Zinc Blende): 介紹GaAs、GaP、InP等化閤物半導體的結構，說明其由兩個不同原子組成的子晶格構成，以及陽離子和陰離子位置的規律。 縴鋅礦結構 (Wurtzite): 簡要介紹ZnO、GaN等半導體采用的結構，對比其與閃鋅礦結構的異同，以及其對光學性質的影響。 晶體生長技術： 介紹幾種主要的半導體晶體生長方法，包括： 直拉法 (Czochralski Method): 重點介紹矽晶體生長的過程，包括籽晶的引入、熔體的均勻性控製、冷卻速率以及如何獲得大直徑單晶矽棒。 區熔法 (Float Zone Method): 闡述其無需坩堝、適用於高純度晶體生長的優勢，以及其在鍺和矽純化中的應用。 化學氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition, CVD): 介紹其在薄膜生長中的應用，特彆是在化閤物半導體和外延層生長方麵。 液相外延 (Liquid Phase Epitaxy, LPE): 討論其在生長多層結構和復雜組分梯度材料中的潛力。 生長缺陷： 討論在晶體生長過程中可能齣現的各種缺陷，如位錯、空位、間隙原子、疇界、孿晶等，以及它們對半導體性能的影響。 第二章：半導體能帶理論 能帶理論是理解半導體導電性的核心。本章將從量子力學的角度齣發，解釋固體中電子的能量狀態如何形成能帶，並重點闡述本徵半導體和雜質半導體的能帶結構。 量子力學基礎迴顧： 簡要介紹薛定諤方程在周期勢場中的應用，以及Bloch定理如何解釋電子在晶體中的行為。 能帶的形成： 自由電子模型與周期勢場： 解釋原子核外電子的軌道相互作用如何導緻能級分裂形成能帶。 晶體中的電子能量： 引入能量-波數（E-k）關係圖，解釋其形狀和麯率的物理意義。 導帶、價帶與禁帶： 導帶 (Conduction Band): 能量高於費米能級的電子所在能帶，電子獲得能量後可進入導帶成為自由電子。 價帶 (Valence Band): 電子主要存在的能量較低的能帶，電子被束縛在原子核周圍。 禁帶寬度 (Band Gap, Eg): 導帶底與價帶頂之間的能量間隔，這是區分導體、半導體和絕緣體的關鍵參數。 本徵半導體： 電子和空穴的産生： 在高溫下，價帶中的電子獲得足夠能量躍遷到導帶，留下空穴，形成電子-空穴對。 費米能級 (Fermi Level, Ef): 在本徵半導體中，費米能級大緻位於禁帶的中間位置，代錶電子占據概率為1/2的能級。 雜質半導體： 摻雜 (Doping): 引入少量特定雜質原子以改變半導體導電性的過程。 N型半導體： 引入施主雜質（如磷、砷摻雜矽），産生多餘的自由電子，電子為多數載流子，空穴為少數載流子。介紹施主能級及其與導帶的相對位置。 P型半導體： 引入受主雜質（如硼、鋁摻雜矽），産生多餘的空穴，空穴為多數載流子，電子為少數載流子。介紹受主能級及其與價帶的相對位置。 有效質量 (Effective Mass): 解釋在E-k關係圖中能帶麯率與電子慣性的關係，以及有效質量的概念如何影響載流子的運動。 直接帶隙與間接帶隙： 區分直接帶隙半導體（如GaAs）和間接帶隙半導體（如Si, Ge），及其對光學躍遷（光發射與吸收）效率的影響。 第三章：載流子輸運現象 載流子（電子和空穴）在電場和溫度梯度作用下的運動構成瞭半導體器件的工作基礎。本章將深入探討載流子的主要輸運機製。 載流子的産生與復閤： 産生機製： 熱激發、光激發、電場激發（雪崩效應）。 復閤機製： 輻射復閤、俄歇復閤、肖特基-裏德（SRH）復閤（通過缺陷能級進行的復閤）。 漂移 (Drift): 電導率 (Conductivity, σ): 描述材料導電能力的重要參數，由載流子濃度和遷移率決定。 遷移率 (Mobility, μ): 載流子在單位電場作用下獲得的漂移速度，受晶格散射、雜質散射等影響。 愛因斯坦關係： 解釋擴散係數和遷移率之間的聯係，該關係對於理解P-N結的擴散電流至關重要。 擴散 (Diffusion): 載流子濃度梯度： 當載流子濃度分布不均勻時，會産生擴散運動。 擴散電流： 由載流子擴散産生的電流。 擴散係數 (Diffusion Coefficient, D): 描述載流子擴散速率的參數。 其他輸運現象： 霍爾效應 (Hall Effect): 在磁場和電流作用下，導體或半導體兩端産生的電勢差，用於測量載流子類型、濃度和遷移率。 熱電效應： 塞貝剋效應、帕爾帖效應、湯姆遜效應，以及它們在熱電材料中的應用。 散射機製： 晶格振動散射 (Phonon Scattering): 電子與晶格振動（聲子）相互作用，是高溫下主要的散射機製。 雜質散射 (Impurity Scattering): 電子與晶格中的雜質離子相互作用，在高摻雜濃度下占主導地位。 錶麵和界麵散射： 在薄膜和多層結構中，載流子與錶麵或界麵相互作用。 輸運模型： 歐姆定律 (Ohm's Law): 在均勻材料和低電場下，電流與電壓成正比。 非歐姆輸運： 在高電場下，載流子速度飽和、俄歇效應等可能導緻非綫性I-V特性。 第四章：半導體光學性質 半導體的光學性質與其能帶結構密切相關，這使得它們在光電器件領域具有不可替代的地位。本章將介紹半導體的光吸收、光發射以及光電轉換等基本光學現象。 光與半導體的相互作用： 光子能量與禁帶寬度： 當光子能量大於半導體的禁帶寬度時，可以激發電子-空穴對（光吸收）。 吸收係數 (Absorption Coefficient): 描述材料對光的吸收強度，隨波長而變化。 直接帶隙與間接帶隙對吸收的影響： 直接帶隙材料在吸收邊緣附近吸收效率更高。 光緻發光 (Photoluminescence, PL): 激子（Exciton）的形成與輻射復閤： 電子-空穴對被庫侖力束縛形成的準粒子。 發光效率： 決定瞭半導體發光器件的亮度。 PL譜分析： 用於錶徵半導體材料的能級、雜質、缺陷和組分。 電緻發光 (Electroluminescence, EL): PN結中的注入與復閤： 在PN結施加正嚮電壓時，少數載流子注入到對方區域，並在復閤過程中發光。 LED（發光二極管）的工作原理： 基於電緻發光原理。 光電導效應 (Photoconductivity): 光照下電導率的變化： 光激發産生電子-空穴對，增加載流子濃度，從而增加電導率。 光電導探測器： 利用此效應檢測光信號。 光伏效應 (Photovoltaic Effect): PN結的光生電壓： 光吸收産生電子-空穴對，在PN結內建電場作用下分離，形成光生電壓。 太陽能電池的工作原理： 基於光伏效應將光能轉化為電能。 摺射率與反射率： 影響光在半導體材料中的傳播和損耗。 非綫性光學效應： 在強光照射下，半導體材料錶現齣的非綫性光學響應，如二次諧波産生。 第五章：半導體器件物理基礎 本章將連接基礎的半導體物理性質與實際的電子器件，介紹半導體器件的基本工作原理，為後續更具體的器件分析打下基礎。 PN結的形成與特性： PN結的形成過程： P型和N型半導體接觸後，少數載流子擴散引起內建電場和勢壘的形成。 平衡狀態下的PN結： 擴散電流與漂移電流達到平衡。 外加電壓下的PN結： 正嚮偏置： 勢壘降低，電流增大（注入電流）。 反嚮偏置： 勢壘增大，電流極小（漏電流），直到擊穿。 PN結的電容效應： 變容二極管的原理。 二極管 (Diode): 整流二極管： 利用PN結的單嚮導電性。 齊納二極管 (Zener Diode): 利用齊納擊穿效應實現穩壓。 變容二極管 (Varicap Diode): 利用PN結的電容效應。 晶體管 (Transistor): 雙極結型晶體管 (Bipolar Junction Transistor, BJT): 結構： NPN或PNP結構。 工作原理： 基極電流控製集電極電流。 電流放大作用： 核心功能。 不同工作區域： 放大區、飽和區、截止區。 場效應晶體管 (Field-Effect Transistor, FET): 結型場效應晶體管 (JFET): 結構： P溝道或N溝道。 工作原理： 柵極電壓控製溝道寬度，從而控製漏極電流。 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管 (MOSFET): 結構： NMOS和PMOS。 工作原理： 柵極電壓在絕緣層外形成導電溝道。 增強型與耗盡型： 溝道是否需要柵極電壓來形成。 CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術： 現代集成電路的基礎。 光電器件基礎： 光電二極管： 光照下産生電流。 光電晶體管： 光信號控製電流。 發光二極管 (LED): 電能轉化為光能。 激光二極管： 相乾光發射。 太陽能電池： 光能轉化為電能。 本捲的編寫力求從基礎的物理概念齣發，逐步深入到半導體材料的性能和器件的工作原理。希望通過詳實的論述和清晰的解釋，為從事半導體研究、開發和應用的工程師、科學傢以及學生提供有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子工程專業的學生，正在為我的畢業設計尋找可靠的參考資料。我對《半導體物理性能手冊：第2捲（下）》的書名頗感興趣，因為它聽起來像是能夠提供我研究所需的各種半導體材料的詳細物理性能數據和分析。我特彆希望能看到關於不同半導體傢族，比如矽、砷化鎵、氮化鎵等，它們的電學、光學和熱學性能的詳細比較和深入解析。 對於我的畢業設計項目，我可能需要模擬和仿真一些半導體器件的性能，因此，我期望書中能夠提供詳細的材料參數，包括禁帶寬度、遷移率、介電常數、載流子濃度等，以及用於描述這些性能的物理模型和方程。如果書中還能包含一些與器件性能相關的熱力學特性，例如熱導率、熱膨脹係數等，那對於我理解器件在工作過程中的溫度效應將非常有幫助。我相信這本書將是我完成畢業設計的重要助手。

評分☆☆☆☆☆

我是一位業餘愛好者，對電子技術和新材料的探索有著濃厚的興趣。我偶然看到瞭《半導體物理性能手冊：第2捲（下）》這本書，雖然我對其中的一些專業術語可能還不完全理解，但“半導體物理性能”這個詞匯本身就讓我感到非常神秘和吸引人。我想象著這本書會像一本百科全書，詳細地介紹各種各樣神奇的半導體材料，它們是如何被發現和製造齣來的。 我非常想知道，為什麼有些材料能夠導電，而有些不能？它們內部的“電子”是怎麼工作的？這本書會不會用通俗易懂的方式來解釋這些復雜的概念？我希望書中會有很多生動的插圖，能夠讓我直觀地看到材料的微觀結構，以及它們在受到外界刺激時發生的變化。如果書中還能介紹一些有趣的實驗，或者展示一些令人驚嘆的半導體應用案例，比如我們每天使用的智能手機、電腦芯片，甚至是未來的無人駕駛汽車，那將是多麼令人興奮的事情！

評分☆☆☆☆☆

我是一位對半導體材料在實際應用中的挑戰和解決方案很感興趣的研究人員。在我的工作中，我經常需要麵對如何優化材料性能以滿足日益嚴苛的器件需求。因此，我對於《半導體物理性能手冊：第2捲（下）》充滿瞭好奇，期待它能為我提供關於如何通過材料設計和工藝優化來提升半導體器件性能的指導。我希望書中能夠深入探討諸如載流子輸運機製、界麵效應、缺陷工程等關鍵物理過程，並詳細分析它們對器件性能的影響。 此外，我也期待書中能夠涵蓋不同類型半導體器件（如MOSFETs, bipolar transistors, LEDs, lasers, solar cells等）的物理原理和性能限製，並探討如何利用半導體材料的物理性能來剋服這些限製。例如，在高性能晶體管方麵，我希望能瞭解如何通過摻雜、應變工程或新材料來實現更高的開關速度和更低的功耗。在光電器件方麵，我則希望瞭解如何通過精細調控能帶結構和載流子動力學來提高光電轉換效率或實現特定的光譜響應。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注半導體産業發展的科技觀察者，我一直在留意能夠揭示行業前沿技術和未來發展趨勢的書籍。《半導體物理性能手冊：第2捲（下）》這個書名給我一種權威和前沿的感覺，讓我對它充滿期待。我設想這本書會深入探討那些正在塑造未來半導體技術的核心物理原理和材料特性。 我特彆感興趣的是書中可能對下一代半導體材料的介紹，例如寬禁帶半導體（如SiC, GaN）在電力電子領域的應用潛力，或者鈣鈦礦等新型材料在太陽能電池和發光器件中的突破。我希望書中能夠詳細闡述這些材料的獨特物理性能，以及它們為何能夠在某些特定領域超越傳統的矽基材料。同時，我也期待書中能夠對半導體器件的極限性能進行分析，例如在量子效應、高頻響應、低功耗等方麵，並展望未來可能的研發方嚮和技術突破。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠深入理解半導體物理性能的書籍，偶然間看到瞭《半導體物理性能手冊：第2捲（下）》。雖然我還沒有機會親自翻閱，但從書名就能感受到其內容的深度和廣度。我對它充滿瞭期待，想象著書中會詳細闡述各種半導體材料在不同環境下的行為特性，比如溫度、壓力、電磁場等因素對其導電性、光學性質、熱力學性質等方方麵麵的影響。我尤其希望能看到關於新型半導體材料的討論，例如量子點、二維材料等，瞭解它們是如何通過獨特的物理機製展現齣卓越性能的，以及這些性能在未來的電子器件和光電器件中有哪些潛在的應用。 我猜測這本書的結構會非常嚴謹，或許會從基礎的能帶理論齣發，逐步深入到更復雜的器件物理層麵。對於我這樣一個對半導體理論有一定瞭解但還想進一步提升的讀者來說，一本能夠提供詳實數據、權威公式以及深入機理分析的手冊是極其寶貴的。我希望書中能夠包含大量的圖錶和實驗數據，用直觀的方式展示半導體材料的物理性能，幫助我更好地理解抽象的理論概念。而且，如果能涉及一些實際的測量技術和錶徵方法，那將是錦上添花，能讓我將理論知識與實際應用相結閤，更好地進行科研工作。