資源描述：
《半導體物理學new》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、前言半導體理論和器件發(fā)展史1926Bloch理論1931Wilson固體能帶理論（里程碑）1948Bardeen,BrattainandShokley發(fā)明晶體管（鍺二極管，點接觸型），啟動了現(xiàn)代電子技術(shù)的革命。1954第一臺晶體管計算機誕生；半導體有效質(zhì)量理論。淺能級、激子、磁能級等理論方法，回旋共振、磁光吸收、自由載流子吸收、激子吸收等實驗研究。1958集成電路問世；平面工藝和光刻技術(shù)引入Firchrd公司諾宜斯（格羅夫）等發(fā)明了第一塊集成電路，創(chuàng)立Intel公司。1959贗勢概念提出，得到大部分半導體較精確的能帶結(jié)構(gòu)。1962半導體激光器發(fā)明。1965“摩爾定律”，集成電路集
2、成度和性能：翻一番/18月。1968MOS器件發(fā)明（低功耗技術(shù)）：超高密度、高速存儲技術(shù)。光刻技術(shù)：紫外、軟X射線、電子束、同步輻射光，線條0.08微米，存儲密度達20G/cm2。1970超晶格概念提出：Esaki（江琦），Tsu（朱兆祥）半導體表面（超高真空）1971第一個超晶格AlGaAs/GaAs制備人工設計材料新器件1980量子Hall效應VonKlitzing標準電阻1982分數(shù)量子Hall效應崔琦前沿1.低維系統(tǒng)，納米材料，量子點，量子線，介觀系統(tǒng)新器件：量子線激光器（1990）、藍光激光器（1991II-VI;1995III-V）、子帶間遠紅外線探測器（1987）2
3、.電子運動的波動性Aharonov-Bohm振蕩電子波的相干振蕩，庫侖阻塞效應新器件3.單電子效應————單電子晶體管半導體微腔光子晶體半導體材料分類：1.元素半導體IV族：Si、Ge金剛石結(jié)構(gòu)Purity10N9Impurityconcentration10-12/cm3Dislocationdensities<103/cm3Size≥20inches(50cm)indiameterV族：PVI族：S，Te，Se2.二元化合物III-V族化合物：GaAs系列閃鋅礦結(jié)構(gòu)GaAs1.47eVInAs0.36eVGaP2.23eVGaSb0.68eVGaN3.3eVBN4.6eVAl
4、N3.8eVII-VI族化合物更強的電荷轉(zhuǎn)移ZnSe2.67eVCdS2.59eVZnS3.58eVCdTe1.5eVHgTe0.025eV(遠紅外線探測器)III-VII族化合物CuCl>3eVIV-IV族化合物紅外線探測器PbS0.37eVPbTe0.29eV3.氧化物半導體:CuO,CuO2,ZnO,SnO2高溫超導體4.有機半導體（CH2）n,聚乙烯咔唑等無擴展態(tài)，分子能級輸運，易修飾電致發(fā)光LCD：響應時間短，無顯示角問題，全色，能耗低，工藝簡單1990劍橋，電致發(fā)光1997車載LED2001LED用于手機5.磁性半導體6.非晶態(tài)半導體課程內(nèi)容（前置課程：量子理學，固體
5、物理，半導體物理）第一章能帶理論，半導體中的電子態(tài)第二章半導體中的電輸運第三章半導體中的光學性質(zhì)第四章半導體表面第五章超晶格、量子阱第六章非晶態(tài)半導體Chaper1能帶理論(energybandtheory)1.1晶體中的電子（electronincrystal）晶體中的電子只具有分立的能量值（能量不連續(xù)），因此引入能帶（energyband）的概念。這一概念對理解半導體的電學和光學性質(zhì)十分關鍵1.1.1電子行為的兩個實例（twoexamplesofelectronbehavior）不管電子是在真空中（invaccum）原子中（inatom）其行為不同晶體中（incrystal）
6、為了理解半導體晶體中電子的動力學行為，首先去理解電子在一個更簡單環(huán)境中的行為是非常必要的。因此，我們先學習（1）真空中的電子（自由電子：freeelectron）的經(jīng)典情形；（2）類似于盒子的勢阱（potentialwell）中的電子（particle-in-a-box）行為。1.1.1.1自由電子（Freeelectron）自由電子模型能應用于與環(huán)境無相互作用的電子，換句話說（1）電子與晶體中的原子無相互作用，（2）它在一個不變勢的介質(zhì)中行走，這種電子成為自由電子。對于一維的晶體（一種可想象的最簡單的結(jié)構(gòu)）和不變勢V，可以寫出時間無關的薛定諤方程（timeindependent
7、Schr?dingerequation）：(1)對于一維情形（只考慮x），且設V=0(勢為零)，則時間無關的Schr?dingerequation可寫成：(2)其中E——電子能量；m——電子質(zhì)量。該方程的解為：(3)這里或(4)方程（3）代表沿相反方向傳播的兩列波——電子沿＋X方向運動——電子沿－X方向運動但是變量k是什么意思？（1）K的單位m-1或cm-1（2）屬于倒易空間矢量對于一維晶體，可以看作標量電子的動量操作算符（momentumoperator）(5)對在一維樣品中考
