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半导体器件物理半导体器件物理半导体器件物理参参考考书书 . Sze , Physics of Semiconductor Devices, Second Edition, Jahn Wiley & Sons, Inc. 1981. 施敏著, 黄振岗译, 《半导体器件物理》,电子工业出版社, 1987. 王家骅等编著, 《半导体器件物理》,科学出版社,北京, 1983 。施敏(. Sze )主编, 《现代半导体器件物理》,科学出版社,北京, 2001 。主主要要内内容容?第一章半导体物理基础–晶体结构,能带论,晶格振动,半导体统计, 非平衡载流子输运, 器件工作基本方程?第二章半导体接触– P-N 结–异质结–金属-半导体接触–半导体绝缘体 M I S ?第三章典型半导体器件– 双极结型晶体管?基本工作原理,输出特性,等效电路,异质结双极晶体管(HBT) – 场效应晶体管?结型场效应晶体管, MOSFET 的基本工作原理和电荷控制模型,C-MOS 器件的基本工作原理,异质结场效应晶体管,非晶薄膜晶体管– 光电子器件?LED 和半导体激光器,光探测器,太阳能电池,集成光电子学– 专用微波器件?隧道二级管,IMPATT 器件,体效应器件?第四章新型半导体器件–超晶格器件,共振隧道器件,其他新型半导体主主要要内内容容第一章第一章半导体物理基础半导体物理基础§ 半导体材料§ 晶体结构§ 能带§ 热平衡时的载流子浓度§ 载流子输运§ 半导体的声子谱以及光学、热学和高场性质§ 半导体器件工作的基本方程 Ch1 Ch1 § § 半导体材料半导体材料固体材料根据导电性能可分为:绝缘体、半导体和导体绝缘体绝缘体:熔凝石英、玻璃?:10 -18-10 -8 S/cm 半导体: 半导体: 硅、砷等, ?介于绝缘体与导体之间, 且对温度、光照、磁场及杂质原子等敏感?电子应用领域中最重要的材料之一。导体: 导体: 铝、银等, ?:10 4 -10 6 S/cm 绝缘体、半导体和导体电导率的典型范围。周期表中与半导体有关的部分周期表中与半导体有关的部分 Pb Pb 铅铅 Hg Hg 汞汞 6 6 Te Te 碲碲 Sb Sb 锑锑 Sn Sn 锡锡 In In铟铟 Cd Cd 镉镉 5 5 Se Se硒硒 As As 砷砷 Ge Ge 锗锗 Ga Ga 镓镓 Zn Zn 锌锌 4 4 S S硫硫 P P磷磷 Si Si硅硅 Al Al铝铝 Mg Mg 镁镁 3 3 N N氮氮 C C碳碳 B B硼硼 2 2 VI VI 族族 V V族族 IV IV 族族 III III 族族 II II族族周期周期 元素与化合物半导体主要用来制作微光电器件, 红外器件和光电池。微波、光电器件绝大多数半导体器件都是用硅材料制作的 PbS PbTe CdS CdSe CdTe ZnS ZnSe ZnTe AlAs AlSb BN GaAs GaP GaSb InAs InP InSb SiC Si 60年代初 Ge 50年代初 IV-VI IV-VI 族族化合物化合物 II-VI II-VI 族族化合物化合物 III-V III-V 族族化合物化合物 IV-IV IV-IV 族族化合物化合物元素元素 半导体材料形态非晶多晶晶体非晶态半导体: 原子排列长程无序,有一些非晶材料常态下是绝缘体或高阻体,但在达到一定值的外界条件(如电场、光、温度等)时,呈现出半导体电性能,称之为非晶态半导体材料。开关元件、记忆元件、固体显示、热敏电阻和太阳能电池等。晶体: 原子有规律排列,具有确定的晶体结构,各向异性。多晶: 由大的晶粒和晶界组成,也可能包括部分非晶,保留了单晶的基本性质,总体性质上表现出各向同性。