第 1章 晶体结构 1 1 1 半导体材料的特性 1 1 2 晶体结构 1 1 2 1 晶体的共性 2 1 2 2 晶体的周期性 4 1 3 晶列、晶面、倒格子 9 1 3 1 基矢、晶胞 9 1 3 2 Miller指数 9 1 3 3 倒格子 12 1 3 4 布里渊区 15 1 4 晶体的对称性 18 1 4 1 晶体的对称操作 19 1 4 2 晶格结构的分类 22 1 5 晶体的结合 23 1 5 1 晶体的结合力 24 1 5 2 金刚石结构和共价结合 29 1 5 3 闪锌矿结构和结合性质 30 1 5 4 纤锌矿结构和结合性质 30 习题 31 第 2章 量子理论基础 34 2 1 经典物理学的困难 34 2 1 1 黑体辐射 34 2 1 2 光电效应 35 2 1 3 原子结构的玻耳(Bohr)理论 36 2 2 波函数和薛定谔方程 37 2 2 1 薛定谔(Schrdinger)方程 37 2 2 2 波函数的性质 39 2 2 3 量子力学基本理论 44 2 2 4 定态薛定谔方程 50 2 3 定态薛定谔方程的应用 52 2 3 1 一维无限势阱模型 52 2 3 2 一维有限势阱模型 55 2 3 3 一维线性谐振子 57 2 3 4 势垒贯穿 60 2 4 中心力场问题的薛定谔方程的求解 64 2 4 1 动量算符、角动量算符 64 2 4 2 电子在库仑场中的运动 67 2 5 微扰理论 70 2 5 1 非简并微扰理论 70 2 5 2 简并定态微扰 74 习题 78 第 3章 能带理论基础 81 3 1 周期场中电子的波函数——布洛赫函数 81 3 1 1 一维布洛赫定理的证明 82 3 1 2 三维布洛赫定理的证明 84 3 1 3 简约布里渊区 85 3 2 一维分析近似 86 3 2 1 克龙尼克-潘纳(Kronig-Penny)模型 86 3 2 2 近自由电子模型 89 3 2 3 紧束缚近似 94 3 2 4 导体、半导体、绝缘体的能带论解释 97 3 3 半导体中电子的运动 102 3 3 1 半导体中的能带和布里渊区 102 3 3 2 电子在能带极值附近的近似E(k)-k关系和有效质量 103 3 3 3 半导体中电子的平均速度、加速度 104 3 3 4 本征半导体的导电机构、空穴 105 3 4 三维扩展模型——硅、锗的能带结构 106 3 4 1 半导体能带极值附近的能带结构 106 3 4 2 半导体能带极值附近有效质量的确定、回旋共振 107 3 4 3 Si、Ge的能带结构 107 3 5 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构 109 3 5 1 GaAs的能带结构 110 3 5 2 GaP晶体的能带结构特点 110 3 5 3 GaAs1-xPx的能带结构 110 习题 111 第 4章 半导体中的杂质和缺陷能级 113 4 1 半导体中的浅能级杂质 113 4 1 1 半导体中的两类杂质 113 4 1 2 Ge和Si中的浅能级杂质 114 4 1 3 Ⅲ-Ⅴ族半导体（GaAs、GaP等）中的浅能级杂质 116 4 1 4 Ⅱ-Ⅵ族半导体（CdTe、ZnS等）中的浅能级杂质 116 4 2 浅能级杂质电离能的简单计算 117 4 2 1 类氢模型 117 4 2 2 类氢模型的合理性 118 4 3 半导体中的杂质补偿效应 119 4 3 1 杂质的补偿作用 119 4 3 2 强补偿半导体的特殊性质 120 4 3 3 重掺杂效应 120 4 4 半导体中的深能级杂质 120 4 4 1 Ge和Si中的深能级杂质 120 4 4 2 Ge和Si中的Au能级 121 4 4 3 Ⅲ-Ⅴ族半导体中的深能级杂质 122 4 4 4 等电子陷阱 123 4 5 缺陷、位错能级 124 4 5 1 半导体中的点缺陷能级 124 4 5 2 半导体中的位错 125 习题 126 第 5章 载流子的统计分布 128 5 1 电子的分布函数 128 5 1 1 F-D分布函数 128 5 1 2 M-B分布函数 130 5 2 半导体能带极值附近的能态密度 132 5 2 1 k空间的状态密度 132 5 2 2 半导体导带底附近和价带顶附近的状态密度 135 5 2 3 热平衡载流子浓度(非简并半导体) 137 5 3 本征半导体中的载流子浓度 141 5 3 1 本征载流子浓度ni和pi 141 5 3 2 本征载流子浓度随温度的变化曲线图 143 5 3 3 半导体器件的工作温度范围 143 5 4 非简并掺杂半导体中的杂质和电荷 144 5 4 1 半导体中杂质的电离情况 (非简并情况) 144 5 4 2 n型非简并半导体中的载流子浓度 145 5 4 3 补偿半导体 149 5 4 4 利用掺杂半导体的载流子浓度与温度的关系来确定器件工作温区 153 5 5 简并半导体 154 5 5 1 简并半导体中的载流子浓度 154 5 5 2 简并化条件 154 5 5 3 简并化效应 155 5 6 过剩载流子的注入与复合 155 5 6 1 非平衡载流子的产生 155 5 6 2 非平衡载流子的特性 156 5 6 3 非平衡载流子的寿命 157 5 6 4 准费米能级和非平衡载流子浓度 158 5 7 非平衡载流子的复合理论 159 5 7 1 非平衡载流子复合的机理 159 5 7 2 复合的分类 160 5 8 陷阱效应 161 习题 162 第 6章 半导体的输运性质 164 6 1 载流子迁移率和半导体电导率 164 6 1 1 漂移电流和迁移率 164 6 1 2 半导体的电导率 166 6 2 半导体中载流子的散射 166 6 2 1 载流子散射的概念 166 6 2 2 半导体中载流子遭受散射的机构 167 6 2 3 晶格热振动的规律 168 6 3 电阻率与杂质浓度和温度的关系 170 6 3 1 电导率、迁移率与平均自由时间的关系 170 6 3 2 迁移率与杂质浓度、温度的关系 172 6 3 3 半导体电阻率及其与杂质浓度和温度的关系 173 6 3 4 四探针法测电阻率 173 6 4 半导体的Boltzmann输运方程 174 6 4 1 分析载流子输运的分布函数法 174 6 4 2 Boltzmann方程 175 6 4 3 Boltzmann输运方程的弛豫时间近似 176 6 4 4 半导体电导率的统计计算 176 6 4 5 球形等能面均匀半导体在弱电场和无温度梯度时的电导率 177 6 5 强电场效应 179 6 5 1 强电场/窄尺寸效应 179 6 5 2 多能谷散射 181 6 6 载流子的扩散运动 183 6 6 1 载流子的扩散运动 183 6 6 2 扩散电流 184 6 6 3 爱因斯坦关系式 184 6 7 半导体的磁阻效应 185 6 7 1 半导体的Hall效应 185 6 7 2 半导体的磁阻效应 187 6 7 3 半导体的热传导 187 6 7 4 半导体的热电效应 188 6 7 5 半导体的热磁效应 190 习题 191 参考文献 192