固體電子學導論

內(nèi)容概要

　　《普通高等院校光電類規(guī)劃教材：固體電子學導論》介紹固體電子學的基礎理論，主要涉及固體物理和半導體物理的基礎知識，包括晶體的結構、晶體的結合、晶格振動、晶體缺陷、能帶理論、半導體中的載流子、PN結、固體表面及界面接觸現(xiàn)象、半導體器件原理、固體的光學性質與光電現(xiàn)象等內(nèi)容。
　　《普通高等院校光電類規(guī)劃教材：固體電子學導論》可作為高等院校電子科學與技術、光信息科學與技術、光電信息工程、材料科學與工程等工科專業(yè)的教材，也可供相關專業(yè)的本科生和研究生以及電子技術、光電技術等領域的科技人員參考。

書籍目錄

第1章 晶體的結構和晶體的結合
1.1 晶體的特征與晶體結構的周期性
1.1.1 晶體的特征
1.1.2 晶體結構的周期性
1.1.3 原胞與晶胞
1.1.4 實際晶體舉例
1.2 晶列與晶面倒格子
1.2.1 晶列
1.2.2 晶面
1.2.3 倒格子
1.3 晶體結構的對稱性晶系
1.3.1 物體的對稱性與對稱操作
1.3.2 晶體的對稱點群
1.3.3 晶系
1.3.4 準晶體
1.4 確定晶體結構的方法
1.4.1 晶體衍射的一般介紹
1.4.2 衍射方程
1.4.3 反射公式
1.4.4 反射球
1.5 晶體的結合
1.5.1 離子性結合
1.5.2 共價結合
1.5.3 金屬性結合
1.5.4 范德華結合
1.6 晶體生長簡介
1.6.1 自然界的晶體
1.6.2 溶液中生長晶體
1.6.3 水熱法生長晶體
1.6.4 熔體中生長晶體
1.6.5 硅、鍺單晶生長
習題1
第2章 晶格振動和晶體的缺陷
2.1 品格振動和聲子
2.1.1 一維單原子晶格的振動
2.1.2 周期性邊界條件
2.1.3 晶格振動量子化聲子
2.2 聲學波與光學波
2.2.1 -維雙原子品格的振動
2.2.2 聲學波和光學波的特點
2.3 格波與彈性波的關系
2.4 聲子譜的測量方法
2.5 晶體中的缺陷
2.5.1 點缺陷
2.5.2 線缺陷
2.5.3 面缺陷
習題2
第3章 能帶論基礎
3.1 晶體中電子狀態(tài)的近似處理方法
3.1.1 單電子近似
3.1.2 周期性勢場的形成
3.2 金屬中的自由電子模型
3.2.1 無限深勢阱近似——駐波解
3.2.2 周期性邊界條件——行波解
3.2.3 能態(tài)密度
3.2.4 費米球
3.3 布洛赫定理
3.3.1 布洛赫定理的表述
3.3.2 布洛赫定理的證明
3.3.3 布洛赫函數(shù)的意義
3.4 克龍尼克一潘納模型
3.4.1 求解
3.4.2 討論
3.4.3 能帶結構的特點
3.5 能帶的計算方法
3.5.1 準自由電子近似
……
第4章 半導體中的載流子
第5章 PN結
第6章 固體表面及界面接觸現(xiàn)象
第7章 半導體器件基礎
第8章 固體光電基礎

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   1.6.4熔體中生長晶體 從熔體中生長晶體是制備大單晶和特定形狀的單晶最常用的和最重要的一種方法，電子學、光學等現(xiàn)代技術應用中所需要的單晶材料，大部分是用熔體生長方法制備的。當一個結晶固體的溫度高于熔點時，固體就熔化為熔體；當熔體的溫度低于凝固點時，熔體就凝固成固體，熔體生長過程只涉及固一液相變過程，這是熔體在受控制的條件下的定向凝固過程。熔體生長的目的是為了得到高質量的單晶體，為此，首先要在熔體中形成一個單晶核（引入籽晶，或自發(fā)成核），然后在晶柱和熔體的交界面上不斷進行原子或分子的重新排列而形成單晶體。只有當晶核附近熔體的溫度低于凝固點時，晶核才能繼續(xù)發(fā)展。 熔體生長的方法有多種，根據(jù)熔區(qū)的特點可分為正常凝固法與逐區(qū)熔化法。正常凝固法的特點是在晶體開始生長的時候，全部材料處于熔態(tài)（引入的桿晶除外），在生長過程中，材料體系由晶體和熔體兩部分組成，生長過程是以晶體長大和熔體逐漸減少而告終。而逐區(qū)熔化法的特點是固體材料中只有一小段區(qū)域處于熔態(tài)，材料體系是由晶體、熔體和多晶原料三部分組成，體系中存著兩個固一液界面，其中一個界面上發(fā)生結晶過程，而另一個界面上發(fā)生多晶原料的熔化過程，熔區(qū)向多晶原料方向移動，盡管熔區(qū)的體積不變，實際上是不斷地向熔區(qū)中添加材料，生長過程將以晶體長大和多晶原料耗盡而告終。具體的操作方法有以下幾種。 1.提拉法 將預先合成好的多晶原料裝在坩堝中，并被加熱到原料的熔點以上，此時，坩堝內(nèi)的原料就熔化成熔體。在坩堝的上方有一根可以旋轉和升降的提拉桿，桿的下端帶有一個夾頭，其上裝有籽晶。降低提拉桿，使籽晶插入熔體中，只要溫度合適，籽晶既不熔掉也不長大，然后緩慢地向上提拉和轉動晶桿。同時，緩慢地降低加熱功率，籽晶就逐漸長粗，小心地調(diào)節(jié)加熱功率，就能得到所需直徑的晶體。 2.泡生法 這種方法是將一根受冷的籽晶與熔體接觸，如果界面的溫度低于凝固點，則籽晶開始生長。為了使晶體不斷長大，就需要逐漸降低熔體的溫度，同時旋轉晶體，以改善熔體的溫度分布。也可以緩慢地（分階段地）上提晶體，以擴大散熱面。晶體在生長過程中或生長結束時不與坩堝壁接觸，這就大大減少了晶體的應力。 3.坩堝移動法 坩堝移動法也稱B-S法。特點是讓熔體在坩堝中冷卻而凝固。凝固過程雖然都是由坩堝的一端開始而逐漸擴展到整個熔體，但方式不同。坩堝可以垂直放置，熔體自下而上凝固，或自上而下凝固。一個籽晶插入熔體上部，這樣，在生長初期，晶體不與坩堝壁接觸，以減少缺陷；也可以水平放置（使用“舟”形坩堝）。凝固過程可通過移動固一液界面來完成，移動界面的方式是移動坩堝或移動加熱爐或降溫均可。

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