Книга представляет собой систематическое рассмотрение основных разделов физики полупроводников: качественного и количественного описания строения полупроводниковых кристаллов, энергетического спектра и статистики электронов и фононов, теории явлений переноса, оптических и фотоэлектических свойств и контактных явлений.
В первой главе эти вопросы рассмотрены в качественной форме, а в последующих дается количественный анализ, но при этом везде делается упор на физическую сущность явлений; необходимые для понимания этого материала сведения из теоретической физики (квантовой механики, статистики и термодинамики) приводятся в тексте попутно с основным материалом. Вторая глава посвящена описанию основных свойств кристаллов: симметрии, характера химической связи, дефектов, тепловых колебаний и теплоемкости. В третьей главе дается представление об электронной теории кристаллов (предпосылки введения адиабатического и одно-электронного приближения, методы анализа и особенности зонной структуры полупроводников). Статистике электронов в полупроводниках посвящена четвертая глава, в которой также приведены некоторые положения термодинамики.
В пятой, шестой и седьмой главах излагаются основы теории явлений переноса (анализ кинетического уравнения, электро- и теплопроводности полупроводников, термоэлектрических, гальвано- и термомагнитных явлений). Восьмая глава посвящена теориям выпрямления на контакте металл — полупроводник и р-п переходе, и девятая — оптическим явлениям (поглощению света, фотопроводимости, фотовольтаическим эффектам и стимулированному излучению).
Книга рассчитана на широкий круг читателей — инженеров, научных работников и студентов старших курсов технических вузов.
Таблиц—4. Рисунков 88. Библиографий 44.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Несмотря на то, что полупроводниковые материалы и приборы уже давно вышли за пределы физических лабораторий, до настоящего времени в мировой литературе вряд ли можно найти книгу, посвященную физике полупроводников и рассчитанную на достаточно широкий круг читателей: инженеров и научных работников, занимающихся разработкой полупроводниковых материалов и приборов, и студентов соответствующих специальностей. Автор поставил своей целью восполнить этот пробел.
В гл. 1 описаны основные явления в полупроводниках и основные свойства полупроводников в качественной форме почти без математических выкладок, последующие восемь глав посвящены количественному анализу основных вопросов физики полупроводников, но и в них автор старался на первый план выдвинуть физическую сущность явлений, а затем уже вывести и основные математические соотношения.
По ряду основных проблем физики полупроводников уже имеются прекрасные монографии советских авторов и ряд переводных книг. Поэтому вопросам, рассмотренным в этих работах, в настоящей книге уделялось меньше места, чем тем, которые не освещены достаточно полно в литературе.
В основу книги положены лекции, прочитанные автором на радиотехническом факультете Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина, а также в ряде научно-исследовательских институтов. При работе над рукописью широко использованы монографии, список которых приведен в конце книги.
Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность М. С. Соминскому за очень полезные советы и дискуссии при обсуждении отдельных разделов книги, а также Н. А. Пекину за ценные замечания при ее рецензировании.
Все замечания и пожелания читателей просьба посылать по адресу: г. Ленинград, Д-187, наб. Кутузова, 10, Институт полупроводников АН СССР, Л. С. Стильбансу.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие......................... g
Глава первая
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ............ 6
1. Некоторые сведения о строении атома .... в
2. Энергия и движение электрона в твердом теле . ДО
3. Электропроводность полупроводников..... 36
4. Теплопроводность полупроводников...... 43
5. Контактные явления............. 55
1. 6. Термоэлектрические явления......... 75
1. 7. Гальваномагнитные и термомагнитные явления 83
1. 8. Фотопроводимость.............. 100
Глава вторая
СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ ................ ........ 113
2. 1. Некоторые вопросы квантовой теории ..... 113~
2. 2. Геометрия кристаллической решетки ..... 147
2. 3. Дефекты в кристаллах ........... 163
2. 4. Тепловые колебания кристаллов....... 174
2. 5. Теплоемкость ................ 184
Глава третья
ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕОРИИ КРИСТАЛЛОВ ..................................... 190
3. 1. Адиабатическое приближение........ 190
3. 2. Одноэлектронное приближение........ 194
3. 3. Приближение почти свободных электронов . 198
3. 4. Приближение сильно связанных электронов . 207
3. 5. Основные особенности структуры энергетических
зон полупроводников............... 209
Глава четвертая
СТАТИСТИКА ЭЛЕКТРОНОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ ..,,.,., 217
4. 1. Некоторые понятия статистики и термодинамики 217
4. 2. Распределение Ферми............ 224
4. 3. Статистика невырожденного электронного газа
в полупроводниках................ 226
4. 4. Энергия электронов в зоне проводимости, вырождение ....................... 235
Глава пятая
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА...... 24«
5. 1. Элементарный расчет электропроводности и подвижности .............,....... 245
5. 2. Кинетическое уравнение (учет энергетической
зависимости времени релаксации)......... 260
5. 3. Феноменологический анализ явлений переноса . 270
5. 4. Вычисление времени релаксации....... 271
5. 5. Явления в сильных электрических полях . . . 278
Глава шестая
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ... 292
6. 1. Термоэлектродвижущая сила......... 294
6. 2. Вывод коэффициента термо- э.д.с. из кинетического уравнения ................. 296
6. 3. Увлечение электронов фононами....... 299
6. 4. Зависимость термо- э.д.с. от температуры и концентрации носителей............... 304
6. 5. Электронная теплопроводность........ 311
6. 6. Теплопроводность кристаллической решетки . . 317
6. 7. Фотонная теплопроводность.......... 329
Глава седьмая
ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ И ТЕРМОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ..... 331
7. 1. Общие сведения ............... 331
7. 2. Эффект Холла и изменение сопротивления в магнитном поле.................... 341
7. 3. Эффект Эттингсгаузена............ 350
7. 4. Гальваномагнитные явления в сильных магнитных полях .................... 351
7. 5. Термомагнитные явления........... 355
Глава восьмая
КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ »....................... 362
8. 1. Особенности контактных явлений....... 362
8. 2. Контакт полупроводника и металла ..... 366
8. 3. Диффузионная теория выпрямления Мотта (химический барьерный слой на границе металла с полупроводником) ................... 368
8. 4. Диодная теория Бете............. 373
8. 5. Теория физического запорного слоя (теория истощения Шоттки).................. 375
8. 6. Теория р-п перехода............. 378
Глава девятая
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ ........... 400
9. 1. Поглощение света.............. 400
9. 2. Фотопроводимость .............. 409
9. 3. Фотовольтаические эффекты.......... 421
9. 4. Циклотронный резонанс............ 426
9. 5. Стимулированное излучение.......... 430
Литература....................... 441
Предметный указатель.................. 443
Цена: 150руб.
