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半导体物理

样章
作者：
主编 黄如，副主编 孙伟锋、蒋玉龙
定价：
68.00元
版面字数：
370.00千字
开本：
16开
装帧形式：
精装
版次：
1
最新版次
印刷时间：
2026-01-06
ISBN：
978-7-04-065708-1
物料号：
65708-00
出版时间：
2026-02-06
读者对象：
高等教育
一级分类：
电气/电子信息/自动化类
二级分类：
电子信息/通信专业课
三级分类：
其他

本书为集成电路领域本科教育教学改革试点工作（简称“101计划”）系列教材之一。

全书共8章，分别是：半导体的电子态，半导体中的杂质与缺陷，热平衡时半导体中载流子的统计分布，半导体的导电性，非平衡载流子，PN结，金属-半导体接触，半导体表面与MIS结构。本书还融入了丰富的实验内容与前沿案例，指导读者通过实验手段验证理论知识，培养读者的动手能力和科研思维。

本书可以作为高等学校电子信息类、材料类、物理学类相关专业的教材，也可作为相关工程技术人员的参考书。

  • 前辅文
  • 第1章 半导体的电子态
    • 1.1 半导体的晶格
      • 1.1.1 晶体和非晶
      • 1.1.2 晶向和晶面
      • 1.1.3 倒格子空间
      • 1.1.4 化学键
      • 1.1.5 常见半导体的晶体结构
    • 1.2 半导体的能带
      • 1.2.1 能带的定性认识
      • 1.2.2 硅的原子能级与晶体能带
      • 1.2.3 导带、价带、禁带
      • 1.2.4 能带的定量描述
    • 1.3 电子运动的定性认识
      • 1.3.1 电子运动的定性认识
      • 1.3.2 有效质量的物理含义
      • 1.3.3 有效质量与能带的关系
    • 1.4 半导体中的空穴
      • 1.4.1 空穴的晶格图像
      • 1.4.2 空穴的能带图像
      • 1.4.3 空穴的电流
    • 1.5 半导体的各向异性
      • 1.5.1 等能面
      • 1.5.2 回旋共振实验
      • 1.5.3 硅有效质量测量
    • 1.6 典型能带结构
      • 1.6.1 元素半导体
      • 1.6.2 化合物半导体
      • 1.6.3 氧化物半导体
      • 1.6.4 低维半导体
    • 习题
  • 第2章 半导体中的杂质与缺陷
    • 2.1 半导体中的杂质
      • 2.1.1 杂质位置类型
      • 2.1.2 杂质种类及其能级
      • 2.1.3 掺杂方式
    • 2.2 半导体中的缺陷
      • 2.2.1 点缺陷
      • 2.2.2 线缺陷
      • 2.2.3 面缺陷
      • 2.2.4 体缺陷
    • 2.3 杂质和缺陷的检测和分析方法
      • 2.3.1 透射电子显微镜
      • 2.3.2 能量色散X射线光谱
      • 2.3.3 二次离子质谱
    • 习题
  • 第3章 热平衡时半导体中载流子的统计分布
    • 3.1 能态密度
      • 3.1.1 考虑自旋后k空间的状态密度
      • 3.1.2 球形等能面的能态密度
      • 3.1.3 旋转椭球形等能面的能态密度
    • 3.2 费米分布函数和玻耳兹曼分布函数・
      • 3.2.1 费米分布函数的物理意义
      • 3.2.2 费米能级的物理意义
      • 3.2.3 费米能级位置与半导体导电类型的关系
      • 3.2.4 玻耳兹曼分布函数的物理意义
      • 3.2.5 费米分布函数和玻耳兹曼分布函数的相互转化
      • 3.2.6 非简并半导体与简并半导体
    • 3.3 载流子浓度
      • 3.3.1 导带中的电子浓度
      • 3.3.2 价带中的空穴浓度
      • 3.3.3 载流子浓度乘积及其物理意义
    • 3.4 本征半导体中载流子的统计分布
      • 3.4.1 本征半导体和本征激发
      • 3.4.2 本征费米能级
      • 3.4.3 本征载流子浓度
    • 3.5 杂质半导体中载流子的统计分布
      • 3.5.1 杂质能级上的电子和空穴浓度
      • 3.5.2 电中性条件
      • 3.5.3 分温区讨论杂质半导体的载流子浓度和费米能级
    • 3.6 简并半导体中载流子的统计分布
    • 习题
  • 第4章 半导体的导电性
    • 4.1 载流子的漂移运动
      • 4.1.1 漂移电流与微分欧姆定律
      • 4.1.2 迁移率与电导率
      • 4.1.3 平均热运动速率和平均漂移速度
    • 4.2 载流子的迁移率与散射机制
      • 4.2.1 平均自由时间
      • 4.2.2 散射机制
      • 4.2.3 不同散射机制下的迁移率
      • 4.2.4 有效电导质量与迁移率各向异性
    • 4.3 电阻率
      • 4.3.1 电阻率与杂质浓度的关系
      • 4.3.2 电阻率与温度的关系
    • 4.4 霍尔效应
      • 4.4.1 霍尔效应及霍尔系数
      • 4.4.2 霍尔迁移率
      • 4.4.3 霍尔效应的运用
    • 4.5 耿氏效应
    • 习题
  • 第5章 非平衡载流子
    • 5.1 非平衡载流子的注入与准费米能级
      • 5.1.1 非平衡载流子的注入
      • 5.1.2 准费米能级
    • 5.2 非平衡载流子的复合与寿命
      • 5.2.1 附加光电导实验
      • 5.2.2 非平衡载流子的寿命
      • 5.2.3 复合理论
    • 5.3 载流子的输运与电流
      • 5.3.1 载流子扩散理论
      • 5.3.2 电流密度方程
      • 5.3.3 弹道输运
    • 5.4 连续性方程
      • 5.4.1 连续性方程的建立
      • 5.4.2 连续性方程的运用
    • 习题
  • 第6章 PN结
    • 6.1 平衡PN结特性
      • 6.1.1 基本结构
      • 6.1.2 空间电荷区
      • 6.1.3 平衡PN结能带图
      • 6.1.4 PN结接触电势差
      • 6.1.5 PN结的载流子分布
    • 6.2 PN结电流-电压特性
      • 6.2.1 PN结中的电场分布
      • 6.2.2 PN结中的电势分布
      • 6.2.3 势垒宽度
      • 6.2.4 线性缓变结情况
      • 6.2.5 非平衡PN结的能带图
      • 6.2.6 理想PN结的J-V关系
      • 6.2.7 理想PN结的J-V关系特性
      • 6.2.8 理想PN结的J-V关系修正
    • 6.3 PN结电容
      • 6.3.1 势垒电容
      • 6.3.2 扩散电容
    • 6.4 PN结的击穿
      • 6.4.1 雪崩击穿
      • 6.4.2 齐纳击穿（隧道击穿）
    • 6.5 PN结隧道效应
    • 6.6 异质结
      • 6.6.1 异质结的分类
      • 6.6.2 不考虑界面态时的能带图
      • 6.6.3 考虑界面态时的能带图
    • 习题
  • 第7章 金属-半导体接触
    • 7.1 金属-半导体接触及其能带图
      • 7.1.1 功函数和电子亲和能
      • 7.1.2 接触势垒的形成和能带图
      • 7.1.3 表面态对接触势垒的影响
    • 7.2 金属-半导体整流接触
      • 7.2.1 金属-半导体整流接触的电势分布和势垒电容
      • 7.2.2 金属-半导体整流接触势垒高度与外加电压的关系
      • 7.2.3 整流接触电流-电压特性
      • 7.2.4 镜像力和隧道效应的影响
    • 7.3 金属-半导体欧姆接触
    • 习题
  • 第8章 半导体表面与MIS结构
    • 8.1 Si-SiO2界面
    • 8.2 表面电场效应
      • 8.2.1 理想MIS结构及其定义
      • 8.2.2 表面电场效应——理想MIS结构的静电学特性
    • 8.3 理想MIS结构的C-V特性
      • 8.3.1 半导体表面电容——耗尽层近似分析
      • 8.3.2 半导体表面电容——精确分析
      • 8.3.3 理想MIS结构的C-V特性
    • 8.4 实际MIS结构的C-V特性
      • 8.4.1 功函数差的影响
      • 8.4.2 绝缘层中电荷的影响
    • 8.5 MIS结构的绝缘层中的载流子输运
    • 8.6 表面电导及迁移率
    • 8.7 MIS结构的材料
      • 8.7.1 栅极材料
      • 8.7.2 绝缘层材料
    • 习题
  • 参考资料

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