- •Введение
- •1. Свободный электрон. Электрон в твердом теле
- •1.1. Плоская волна
- •1.2. Волновой пакет
- •1.3. Расчет движущегося волнового пакета
- •2. Зонная структура полупроводников
- •2.1. Формирование ковалентного кристалла
- •2.2. Кристаллическая решетка
- •2.3. Индексы Миллера
- •2.4. Зона Бриллюэна. Зонная структура полупроводников
- •2.5. Эффективная масса носителей заряда. Ширина запрещенной зоны
- •2.6. Проявление зонной структуры полупроводников в различных явлениях. Масса плотности состояний
- •2.7. Твердые растворы полупроводников
- •3. Дефекты и ПРИМЕСИ
- •3.1. Свойства примесей и дефектов
- •3.2. Водородоподобные примеси
- •4.1. Функция распределения Ферми–Дирака. Плотность разрешенных состояний
- •4.3. Уравнение электронейтральности
- •4.4. Основные и неосновные носители заряда
- •5.1. Основные механизмы рассеяния. Общие положения
- •5.2. Рассеяние носителей заряда на динамических дефектах
- •5.3. Рассеяние на статических дефектах (ионизованная примесь)
- •5.4. Смешанное рассеяние носителей заряда
- •6. Неравновесные носители заряда в полупроводниках. ГЕНЕРАЦИЯ И РЕКОМБИНАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
- •6.1. Квазиуровни Ферми
- •6.2. Скорости генерации и рекомбинации
- •6.3. Основные уравнения для расчета неравновесных носителей заряда
- •6.5. Рекомбинационные явления в полупроводниках
- •6.6. Рекомбинация Шокли–Рида через статические дефекты
- •Список РЕКОМЕНДУЕМОЙ литературы
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
- •Оглавление
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела: в 2 т. М.: Мир, 1979. Блэйкмор Дж. Статистика электронов в полупроводниках. М.: Мир, 1969. Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников. М.:
Наука, 1990.
Виолина Г. Н., Глинский Г. Ф., Зубков В. И. Оптические и кинетические явления в твердых телах: лаб. практ. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2010.
Виолина Г. Н., Зубков В. И. Физика полупроводников: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017.
Глинский Г. Ф. Полупроводники и полупроводниковые наноструктуры: симметрия и электронные состояния. СПб.: Технолит, 2008.
Грундман М. Основы физики полупроводников. Нанофизика и технические приложения. М.: Физматлит, 2012.
Зегря Г. Г., Перель В. И. Основы физики полупроводников. М.: Физмат-
лит, 2009.
Зеегер К. Физика полупроводников. М.: Мир, 1977.
Киреев П. С. Физика полупроводников. учеб. пособие для втузов. М.:
Высш. шк., 1975.
Павлов П. В., Хохлов А. Ф. Физика твердого тела. М.: Высш. шк., 2000. Пихтин А. Н. Квантовая и оптическая электроника. М.: Абрис, 2012. Смит Р. Полупроводники. М.: Мир, 1982.
Фистуль В. И. Введение в физику полупроводников. М.: Высш. шк., 1984. Шалимова К. В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, 1985. Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников. М.: Физматлит,
2002.
Blood P., Orton J. W. The electrical characterization of semiconductors: majority carriers and electron states. Academic Press Ltd, 1992.
Colinge J. -P., Colinge C. A. Physics of semiconductor devices. Springer, 2002. Hamaguchi C. Basic Semiconductor Physics. Springer, 2010.
Mishra U. K., Singh J. Semiconductor Device Physics and Design. Springer, 2008.
Neamen D. A. Semiconductor Physics and Devices. Basic Principles. McGraw-Hill, 2003.
NSM Archive – Physical Properties of Semiconductors. www.matprop.ru.
67
|
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ |
|
|
Температурная зависимость |
||
|
ширины запрещенной зоны полупроводников группы A3B5 |
|||
Материал |
Структура |
Ширина запрещенной |
Температурная зависимость ширины |
|
зоны |
зоны, эВ |
запрещенной зоны, эВ |
||
|
0 К |
300 К |
||
|
|
|
||
AlP |
Непрямая |
2.520 |
2.450 |
2.520 – 3.18·10–4T2/(T + 588) |
AlAs |
Непрямая |
2.239 |
2.163 |
2.239 – 6.0·10–4T2/(T + 408) |
AlSb |
Непрямая |
1.687 |
1.580 |
1.687 – 4.97·10–4T2/(T + 213) |
GaP |
Непрямая |
2.338 |
2.261 |
2.338 – 5.771·10–4T2/(T + 372) |
GaAs |
Прямая |
1.519 |
1.424 |
1.519 – 5.405·10–4T2/(T + 204) |
GaSb |
Прямая |
0.810 |
0.726 |
0.810 – 3.78·10–4T2/(T + 94) |
InP |
Прямая |
1.421 |
1.351 |
1.421 – 3.63·10–4T2/(T + 162) |
InAs |
Прямая |
0.420 |
0.360 |
0.420 – 2.50·10–4T2/(T + 75) |
InSb |
Прямая |
0.236 |
0.172 |
0.236 – 2.99·10–4T2/(T + 140) |
68
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение................................................................................................................... |
3 |
1. СВОБОДНЫЙ ЭЛЕКТРОН. ЭЛЕКТРОН В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ...................... |
4 |
1.1. Плоская волна............................................................................................... |
4 |
1.2. Волновой пакет............................................................................................. |
5 |
1.3. Расчет движущегося волнового пакета...................................................... |
5 |
2. ЗОННАЯ СТРУКТУРА ПОЛУПРОВОДНИКОВ............................................ |
9 |
2.1. Формирование ковалентного кристалла.................................................... |
9 |
2.2. Кристаллическая решетка ......................................................................... |
10 |
2.3. Индексы Миллера ...................................................................................... |
13 |
2.4. Зона Бриллюэна. Зонная структура полупроводников .......................... |
17 |
2.5. Эффективная масса носителей заряда. Ширина запрещенной зоны.... |
19 |
2.6. Проявление зонной структуры полупроводников в различных |
|
явлениях. Масса плотности состояний.................................................... |
22 |
2.7. Твердые растворы полупроводников....................................................... |
24 |
3. ДЕФЕКТЫ И ПРИМЕСИ................................................................................. |
26 |
3.1. Свойства примесей и дефектов................................................................. |
26 |
3.2. Водородоподобные примеси..................................................................... |
26 |
4. СТАТИСТИКА РАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА |
|
В ПОЛУПРОВОДНИКАХ ............................................................................... |
29 |
4.1. Функция распределения Ферми–Дирака. Плотность разрешенных |
|
состояний .................................................................................................... |
29 |
4.2. Равновесная концентрация свободных носителей заряда |
|
в полупроводнике....................................................................................... |
31 |
4.3. Уравнение электронейтральности............................................................ |
34 |
4.4. Основные и неосновные носители заряда............................................... |
38 |
5. МЕХАНИЗМЫ РАССЕЯНИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА |
|
В ПОЛУПРОВОДНИКЕ................................................................................... |
41 |
5.1. Основные механизмы рассеяния. Общие положения ............................ |
41 |
5.2. Рассеяние носителей заряда на динамических дефектах....................... |
42 |
5.3. Рассеяние на статических дефектах (ионизованная примесь)............... |
45 |
5.4. Смешанное рассеяние носителей заряда ................................................. |
47 |
6. НЕРАВНОВЕСНЫЕ НОСИТЕЛИ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ. |
|
ГЕНЕРАЦИЯ И РЕКОМБИНАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА..................... |
50 |
6.1. Квазиуровни Ферми................................................................................... |
50 |
6.2. Скорости генерации и рекомбинации...................................................... |
51 |
6.3. Основные уравнения для расчета неравновесных носителей заряда... |
54 |
6.4. Принцип детального баланса. Центры захвата и центры |
|
рекомбинации............................................................................................. |
62 |
6.5. Рекомбинационные явления в полупроводниках ................................... |
63 |
6.6. Рекомбинация Шокли–Рида через статические дефекты...................... |
64 |
Список рекомендуемой литературы.................................................................... |
67 |
ПРИЛОЖЕНИЕ..................................................................................................... |
68 |
69
Зубков Василий Иванович Яковлев Георгий Евгеньевич
Физика полупроводников
Учебно-методическое пособие
Редактор Э. К. Долгатов
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Подписано в печать 21.03.22. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Печ. л. 4,5.
Гарнитура «Times New Roman». Тираж 57 экз. Заказ 21.
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 197022, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5 Ф
70
