Предисловие ... 3
Часть первая Физические явления в полупроводниках
Глава 1. Энергетический спектр носителей заряда в идеальных полyпроводниках ... 5
§ 1.1. Основные определения ... 5
§ 1 2. Зонная структура энергетического спектра носителей заряда ... 8
§ 1.3. Энергетический спектр электронов в трехмерном кристалле ... 16
§ 1.4. Заполнение зон. Эффективная масса носителей заряда ... 21
Глава 2. Энергетический спектр носителей заряда в реальных полупроводниках ... 32
§ 2.1. Дефекты в кристаллах ... 32
§ 2.2. Примесные атомы ... 34
§ 2.3. Вакансии ... 42
§ 2.4. Поверхностные уровни ... 45
§ 2.5. Дислокации ... 45
§ 2.6. Плоские и сложные дефекты ... 47
Глава 3. Термодинамическое равновесие носителей заряда ... 49
§ 3.1. Основные положения статистической физики ... 49
§ 3.2. Связь концентрации носителей заряда в разрешенных зонах с уровнем Ферми ... 56
§ 3.3. Связь концентрации носителей заряда на локальных уровнях с уровнем Ферми ... 61
§ 3.4. Решение уравнения нейтральности для собственного полупроводника ... 63
§ 3.5. Решение уравнения нейтральности в случае полупроводника одним типом однозарядных доноров ... 66
§ 3.6. Решение уравнения нейтральности в случае полупроводника с одним типом однозарядных акцепторов ... 70
§ 3.7. Решение уравнения нейтральности в случае полупроводника, содержащего одновалентные компенсирующие примеси ... 71
§ 3.8. Решение уравнения нейтральности в случае полупроводника, содержащего многовалентные примеси ... 73
§ 3.9. Статистика носителей заряда в полупроводнике, содержащем амфотерную примесь ... 78
§ 3.10. Статистика носителей заряда в полупроводнике содержащем вакансии ... 82
§ 3.11. Статистика электронов в полупроводнике с дислокациями ... 82
§ 3.12 Статистика электронов при образовании сложных дефектов в кристалле ... 84
Глава 4. Кинетические явления в полупроводниках ... 88
§ 4.1. Способность полупроводников проводить электрический ток и тепло ... 88
§ 4.2. Метод уравнения Больцмана ... 90
§ 4.3. Рассеяние носителей заряда на ионизированных примесях ... 95
§ 4.4. Рассеяние на нейтральных примесях ... 99
§ 4.5. Рассеяние на тепловых колебаниях атомов кристаллической решетки ... 100
§ 4.6. Рассеяние на других дефектах ... 105
§ 4.7. Смешанное рассеяние носителей заряда в полупроводниках ... 106
§ 4.8. Электропроводность полупроводников ... 108
§ 4.9. Эффект Холла ... 110
§ 4.10. Термоэлектрические явления ... 115
§ 4.11. Теплопроводность полупроводников ... 119
§ 4.12. Термомагнитные явления ... 124
§ 4.13. Другие кинетические эффекты ... 128
Глава 5. Оптические явления ... 131
§ 5.1. Взаимодействие света с кристаллической средой ... 131
§ 5.2. Собственное поглощение света в полупроводниках ... 133
§ 5.3. Поглощение света свободными носителями наряда ... 141
§ 5.4. Поглощение света примесными центрами ... 145
§ 5.5. Решеточное (фононное) поглощение света ... 147
§ 5.6. Экситонное поглощение света ... 149
§ 5.7. Отражение света ... 150
§ 5.8. Эффект Фарадея ... 152
Глава 6. Рекомбинация носителей заряда в полупроводниках ... 155
§ 6.1. Основные определения ... 155
§ 6.2. Межзонная излучательная рекомбинация ... 160
§ 6.3. Межзонная безызлучательная рекомбинация ... 164
§ 6.4. Межзонная ударная рекомбинация (Ожерекомбинация) ... 165
§ 6.5. Рекомбинация через однозарядные локальные центры (теория Шокли-Рида) ... 168
§ 6.6. Механизм рекомбинации через локальные центры ... 173
§ 6.7. Соотношения между различными видами и механизмами рекомбинации в полупроводниках ... 175
§ 6.8. Особые случаи рекомбинации носителей заряда ... 177
§ 6.9. Понятие о поверхностной рекомбинации ... 179
§ 6.10. Диффузионная длина носителей заряда ... 181
Глава 7. Фотоэлектрические явления ... 182
§ 7.1. Фотопроводимость полупроводников ... 182
§ 7.2. Примесная фотопроводимость ... 186
§ 7.3. Фотовольтаические эффекты ... 192
§ 7.4. Фотолюминесценция ... 194
Глава 8. Полупроводники в сильном электрическом поле ... 196
§ 8.1. Разогрев носителей заряда в электрическом поле ... 196
§ 8.2. Опыты Иоффе ... 199
§ 8.3. Термоэлектрическая ионизация (эффект Френкеля) ... 201
§ 8.4. Электростатическая ионизация (туннельный эффект) ... 202
§ 8.5. Ударная ионизация ... 203
§ 8.6. Эффект Франца—Келдыша ... 205
§ 8.7. Рекомбинация носителей заряда в сильном электрическом поле ... 206
§ 8.8. Токовые неустойчивости в однородных полупроводниках в сильном электрическом поле ... 206
Глава 9. Контактные явления ... 212
§ 9.1. Контакт металл-полупроводник ... 212
§ 9.2. Выпрямление тока на контакте металл—полупроводник ... 216
§ 9.3. Электронно-дырочный переход (р-п-переход) ... 219
§ 9.4. Гетеропереходы ... 222
Глава 10. Магнитные явления в полупроводниках ... 225
§ 10.1. Общие сведения о магнетизме ... 225
§ 10.2. Магнетизм полупроводниковых веществ ... 234
§ 10.3. Энергетический спектр носителей заряда в магнитном поле ... 236
§ 10.4. Осцилляционные явления ... 237
§ 10.5. Магнитная восприимчивость немагнитных полупроводников ... 238
§ 10.6. Локализованные магнитные моменты в немагнитных полупроводниках ... 242
§ 10.7. Резонансные явления ... 245
§ 10.8. Полумагнитные полупроводники ... 256
§ 10.9. Магнитные полупроводники ... 257
Глава 11. Полупроводниковые свойства неупорядоченных веществ ... 260
§ 11.1. Неупорядоченные системы ... 260
§ 11.2. Основные особенности сильно легированных полупроводников ... 261
§ 11.3. Аморфные полупроводники ... 267
§ 11.4. Жидкие и стеклообразные полупроводники ... 269
Часть вторая Экспериментальные методы исследования параметров полупроводниковых материалов
Глава 12. Методы измерения основных параметров полупроводниковых материалов ... 273
§ 12.1. Основные параметры, характеризующие полупроводниковые материалы ... 273
§ 12.2. Зондовые методы измерения удельного сопротивления ... 274
§ 12.3. Бесконтактные методы измерения удельной электрической проводимости ... 280
§ 12.4. Измерение концентрации и подвижности носителей заряда ... 282
§ 12.5. Методы раздельного определения концентраций доноров и акцепторов в полупроводниках типа AIV и AIIIBV ... 285
§ 12.6. Методы измерения времени жизни носителей заряда ... 290
§ 12.7. Оптические, фотоэлектрические и фотолюминесцентные методы исследования ... 296
Глава 13. Методы измерения основных параметров эпитаксиальных структур ... 301
§ 13.1. Определение толщин эпитаксиальных слоев ... 301
§ 13.2. Методы измерения удельной проводимости ... 305
§ 13.3. Определение концентрации носителей заряда ... 306
§ 13.4. Методы контроля неоднородности эпитаксиальных структур ... 308
Часть третья Основные области применения полупроводниковых материалов
Глава 14. Радиотехнические и электротехнические приборы ... 311
§ 14.1. Силовые диоды (выпрямители) ... 311
§ 14.2. Стабилитроны ... 312
§ 14.3. Импульсные диоды ... 313
§ 14.4. СВЧ-детекторы ... 314
§ 14.5. Диоды с переменной емкостью (варикапы) ... 314
§ 14.6. Туннельные диоды ... 316
§ 14.7. Транзисторы ... 318
§ 14.8. Полевые транзисторы, МДП-транзисторы и приборы с зарядовой связью ... 320
§ 14.9. Принципы построения интегральных схем ... 322
Глава 15. Фотоэлектрические и другие приборы с р-п-переходами ... 324
§ 15.1. Солнечные батареи ... 324
§ 15.2. Полупроводниковые приемники излучений ... 325
§ 15.3. Полупроводниковые источники света и лазеры ... 326
§ 15.4. Приборы оптоэлектроники ... 327
Глава 16. Полупроводниковые приборы без р-п-переходов ... 328
§ 16.1. Термоэлектрические полупроводниковые приборы ... 328
§ 16.2. Полупроводниковые тензометры ... 330
§ 16.3. Датчика э. д. с. Холла ... 331
Приложения ... 332
Литература ... 346
Назад, на страницу описания