Книга
Содержание
Вернуться в библиотеку
Основы физики полупроводников
Закрыть (Esc)
Основы физики полупроводников
Ю П.
Кардона М.
Предисловие к третьему изданию 9
Предисловие ко второму изданию 11
Предисловие к первому изданию. 13
Глава 1 ВВЕДЕНИЕ
1.1.Типы полупроводников 16
1.1.1. Элементарные полупроводники (16).
1.1.2. Бинарные соединения (17).
1.1.3. Окислы (17).
1.1.4. Слоистые полупроводники (18).
1.1.5. Органические полупроводники (18).
1.1.6. Магнитные полупроводники (18).
1.1.7. Разнообразие полупроводников (19).
1.2.Методы роста.19
1.2.1. Метод Чохральского (19).
1.2.2. Метод Бриджмена (20).
1.2.3. Химическая газофазная эпитаксия (20).
1.2.4. Молекулярно-пучковая эпитаксия (21).
1.2.5. Создание самоорганизованных квантовых точек методом роста Странско-го-Крастанова (24).
1.2.6. Жидкофазная эпитаксия (26).
Глава 2 СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОННЫХ ЗОН
2.1.Квантовая механика. 28
2.2.Трансляционная симметрия зон Бриллюэна. 30
2.3.Краткие сведения о теории групп 34
2.3.1. Определения и обозначения (34).
2.3.2. Операции симметрии структур алмаза и цинковой обманки (39).
2.3.3. Представления и таблицы характеров (40).
2.3.4. Некоторые применения таблиц характеров (47).
2.4.Идеальная решетка или энергетические зоны почти свободных электронов 54
2.4.1. Зонная структура почти свободных электронов в кристалле цинковой обманки (55).
2.4.2. Энергетические зоны почти свободных электронов в кристаллах алмаза (58).
2.5.Расчеты зонной структуры методами псевдопотенциала. 63
2.5.1. Форм-факторы псевдопотенциала в полупроводниках типа цинковой обманки и алмаза (66).
2.5.2. Методы эмпирического и самосогласованного псевдопотенциала (68).
2.6. (к • Др)-метод расчета зонных структур. 72
2.6.1. Нахождение эффективной массы невырожденной зоны с помощью {к • Ар)-метода (73).
2.6.2. Дисперсия зоны вблизи вырожденного экстремума: верхние валентные зоны в полупроводниках типа алмаза и цинковой обманки (75).
2.7. Рассмотрение зонной структуры в приближении сильной связи . 85
2.7.1. Молекулярные орбитали и параметры перекрытия (85).
2.7.2. Зонная структура элементов группы IV по методу сильной связи (89).
2.7.3. Параметры перекрытия и расстояния между ближайшими соседями (94).
Глава 3 КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА АТОМОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ЭЛЕКТРОН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
3.1. Дисперсионные кривые фононов в полупроводниках. 108
3.2. Модели для вычисления дисперсионных кривых фононов в полупроводниках 111
3.2.1. Модели силовых постоянных (111).
3.2.2. Оболочечная модель (111).
3.2.3. Модели связей (112).
3.2.4. Модели с зарядами на связях (114).
3.3.Электрон—фононные взаимодействия. 117
3.3.1. Тензор деформаций и деформационные потенциалы (118).
3.3.2. Взаимодействие электронов с акустическими фононами в вырожденных зонах (122).
3.3.3. Пьезоэлектрическое взаимодействие электронов с акустическими фононами (125).
3.3.4. Взаимодействия электронов с оптическими фононами посредством деформационного потенциала (127).
3.3.5. Фрёлиховское взаимодействие (128).
3.3.6. Взаимодействие между электронами и коротковолновыми фононами: междолинное электрон-фононное взаимодействие (130).
Глава 4 ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ДЕФЕКТОВ
4.1. Классификация дефектов............................... 149
4.2. Мелкие или водородоподобные примеси... 150
4.2.1. Приближение эффективной массы (152).
4.2.2. Водородоподобные, или мелкие, доноры (155).
4.2.3. Доноры, связанные с анизотропными зонами проводимости (159).
4.2.4. Уровни акцепторов в полупроводниках типа алмаза и цинковой обманки (162).
4.3.Глубокие центры. 168
4.3.1. Метод функций Грина для вычисления энергетических уровней дефектов (170).
4.3.2. Применение метода функций Грина: линейная комбинация атомных орбиталей (174).
4.3.3. Одно из применений метода функций Грина: азот в GaF ^ в твердых растворах GaAsP (178).
4.3.4. Заключительные замечания о глубоких центрах (183).
Глава 5 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ
5.1.Квазиклассическое рассмотрение.188
5.2.Подвижность носителей в невырожденном электронном газе 190
5.2.1. Приближение времени релаксации (190).
5.2.2. Невырожденный электронный газ в параболической зоне (191).
5.2.3. Зависимость времени рассеяния и времени релаксации от энергии электрона (192).
5.2.4. Время релаксации импульса VJ).
5.2.5. Температурная зависимость подвижностей (203).
5.3. Модулированное легирование. 205
5.4. Транспорт в сильных полях и эффекты, связанные с горячими носителями. 207
5.4.1. Насыщение скорости (209).
5.4.2. Отрицательное дифференциальное сопротивление (210).
5.4.3. Эффект Ганна (211).
5.5. Транспорт в магнитном, поле и эффект Холла.. 213
5.5.1. Тензор магнитопроводности (213).
5.5.2. Эффект Холла (215).
5.5.3. Коэффициент Холла в тонких пленках (метод ван дер Пау) (216).
5.5.4. Эффект Холла в случае распределения электронов по энергиям (217).
Глава 6 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА I
6.1.Макроскопическая электродинамика. 223
6.1.1. Единицы измерения частот электромагнитных волн (225).
6.1.2. Экспериментальное определение оптических параметров (225).
6.1.3. Соотношения Крамерса-Кронига (229).
6.2.Диэлектрическая функция. 230
6.2.1. Экспериментальные результаты (230).
6.2.2. Микроскопическая теория диэлектрической функции (232).
6.2.3. Комбинированная плотность состояний и сингулярности Ван Хова (237).
6.2.4. Сингулярности Ван Хова в е* (238).
6.2.5. Прямой край поглощения (243).
6.2.6. Непрямой край поглощения (244).
6.2.7. «Запрещенный» прямой край поглощения (249).
6.3.Экситоны. 249
6.3.1. Экситонные эффекты в критических точках Mq (252).
6.3.2. Спектры поглощения экситонов (254).
6.3.3. Экситонный эффект в критических точках Afi или гиперболические экситоны (260).
6.3.4. Экситонные эффекты в критических точках Мл (262).
6.4.Фононные поляритоны и решеточное поглощение.. 263
6.4.1. Фононные поляритоны (265).
6.4.2. Решеточное поглощение и отражение (267).
6.4.3. Многофононное решеточное поглощение (270).
6.4.4. Динамические эффективные ионные заряды в гетерополярных полупроводниках (272).
6.5. Поглощение, связанное с примесными атомами. 274
6.5.1. Поглощение на свободных носителях в легированных полупроводниках (274).
6.5.2. Поглощение носителями, связанными на донорах и акцепторах (278).
6.6.Модуляционная спектроскопия. 282
6.6.1. Частотно-модулированное отражение и термоотражение (285).
6.6.2. Пьезоотражение (287).
6.6.3. Электроотражение (эффект Франца-Келдыша) (288).
6.6.4. Фотоотражение (294).
6.6.5. Спектроскопия разностного отражения (296).
6.7. Диэлектрическая функция.. 297
Глава 7 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА II
7.1. Спектроскопия излучения 306
7.1.1. Переходы зона-зона (310).
7.1.2. Переходы зона-примесь (313).
7.1.3. Переходы донорно-акцепторных пар (315).
7.1.4. Экситоны и связанные экситоны (320).
7.1.5. Спектроскопия возбуждения люминесценции (326).
7.2.. Спектроскопия рассеяния света. 331
7.2.1. Макроскопическая теория неупругого рассеяния света фононами (331).
7.2.2. Рамановский тензор и правила отбора (333).
7.2.3. Экспериментальное измерение рамановских спектров (339).
7.2.4. Микроскопическая теория раманов-ского рассеяния (347).
7.2.5. Мир диаграмм Фейнмана (348).
7.2.6. Бриллюэнов-ское рассеяние (351).
7.2.7. Экспериментальное измерение бриллюэновских спектров (352).
7.2.8. Резонансные рамановское и бриллюэновское рассеяния (353).
Глава 8 ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
8.1. Фотоэмиссия 379
8.1.1.Спектры фотоэлектронов валентной зоны, интегрированные по углам (386).
8.1.2. Спектры фотоэлектронов валентной зоны с угловым разрешением (388).
8.1.3. Уровни остова (395).
8.2. Обратная фотоэмиссия. 399
8.3. Эффекты, связанные с поверхностью 400
8.3.1. Поверхностные состояния и реконструкция поверхности (400).
8.3.2. Энергетические зоны поверхности (401).
8.3.3. Пиннинг уровня Ферми и слои пространственного заряда (403).
Глава 9 КВАНТОВЫЙ РАЗМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ФОНОНОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
9.1. Квантовый размерный эффект и плотность состояний... 411
9.2. Квантовый размерный эффект электронов и дырок. 413
9.2.1. Полупроводниковые материалы для квантовых ям и сверхрешеток (414).
9.2.2. Классификация многократно повторяющихся квантовых ям и сверхрешеток (417).
9.2.3. Квантование энергетических уровней электронов и дырок (419).
9.2.4. Некоторые экспериментальные результаты (427).
9.3. Фононы в сверхрешетках. 431
9.3.1. Фононы в сверхрешетках: сложенные акустические и квантованные оптические моды (431).
9.3.2. Сложенные акустические моды: макроскопическое рассмотрение (435).
9.3.3. Квантованные оптические моды: макроскопическое рассмотрение (436).
9.3.4. Электростатические эффекты в полярных кристаллах: интерфейсные моды (437).
9.4.Рамановские спектры фононов в полупроводниковых сверхрешетках 445
9.4.1. Рамановское рассеяние на сложенных акустических фононах (446).
9.4.2. Ра-мановское рассеяние на квантованных оптических фононах (449).
9.4.3. Рамановское рассеяние на интерфейсных модах (451).
9.4.4. Макроскопические модели электрон-LO фононного взаимодействия в многократно повторяющихся квантовых ямах (453).
9.5.Электрический транспорт: резонансное туннелирование.. 457
9.5.1. Резонансное туннелирование через квантовую яму с двойным барьером (458).
9.5.2. Вольт-амперные характеристики приборов с резонансным тунне-лированием (461).
9.6. Квантовые эффекты Холла в двумерном электронном газе.. 463
9.6.1. Теория диамагнетизма Ландау в трехмерном газе свободных электронов (464).
9.6.2. Магнитопроводность двумерного электронного газа. Фактор заполнения (466).
9.6.3. Эксперимент фон Клитцинга, Пеппера и Дорды (467).
9.6.4. Объяснение холловских плато в целочисленном квантовом эффекте Холла (470).
9.7. Заключительные замечания 473
Таблицы 505
Список литературы. 509
Предметный указатель. 542