半导体化合物光电原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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许并社，梁建，刘旭光 等 编

图书标签:

• 半导体
• 光电效应
• 化合物半导体
• 光电器件
• 材料科学
• 物理学
• 半导体物理
• 光电子学
• 器件物理
• 半导体材料

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122190932

版次：1

商品编码：11405140

包装：平装

丛书名： 半导体化合物研究与应用丛书

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

页数：185

正文语种：中文

内容简介

本系列丛书分为《半导体化合物光电原理》、《半导体化合物光电器件制备》、《半导体化合物光电器件检测》三部分。《半导体化合物光电原理》介绍半导体的结构学基础、物理学基础以及ⅢA�并魽族半导体化合物的电学性质、光学性质，半导体化合物的应用、光电器件的结构和工作原理等，较系统地介绍了相关基础知识，适合材料、物理化学、光学、微电子学与固体电子学等专业的本科和研究生以及工程技术人员和企业相关人员阅读。

目录

第1章半导体结构学基础1
1��1半导体的化学结构1
1��1��1元素周期表1
1��1��2原子结构2
1��1��3电离能、电子亲和能及电负性8
1��1��4结合键10
1��2半导体晶体学基础12
1��2��1晶体基本概念12
1��2��2常见的晶体结构18
1��2��3晶体结构缺陷23
1��2��4晶体中的界面25
1��3半导体的晶体结构27
1��3��1ⅣA族元素半导体27
1��3��2ⅢA�并魽族化合物半导体28
1��3��3ⅡB�并鯝族化合物半导体31
参考文献33
第2章半导体物理学基础34
2��1能带理论34
2��1��1能带34
2��1��2布里渊区35
2��1��3费米分布函数与费米能级38
2��2半导体中的杂质与缺陷39
2��3半导体的载流子传输特性41
2��3��1半导体中的载流子42
2��3��2半导体中载流子的漂移43
2��4半导体中的界面接触特性46
2��4��1功函数46
2��4��2半导体的界面接触46
2��5半导体的霍尔效应49
2��6pn结51
2��6��1空间电荷区51
2��6��2能带图52
2��6��3电流电压特性53
2��6��4理想pn结模型及其电流电压方程56
2��6��5pn结击穿56
2��6��6pn结的隧道效应57
2��7量子阱与超晶格58
2��7��1单量子阱与二维电子气58
2��7��2多量子阱与超晶格60
参考文献61
第3章半导体化合物的电学性质62
3��1载流子输运62
3��1��1迁移率63
3��1��2电阻率65
3��1��3载流子复合和寿命66
3��1��4热电子发射67
3��1��5隧穿67
3��1��6空间电荷效应68
3��2半导体中的能带68
3��3ZnO宽带隙半导体69
3��3��1ZnO半导体能带70
3��3��2n型掺杂与电学性质70
3��3��3p型掺杂与电学性质71
3��4GaN半导体材料72
3��4��1GaN的晶格结构和能带72
3��4��2GaN的电学特性74
3��5GaAs半导体材料74
3��5��1GaAs的能带结构及其主要特点74
3��5��2GaAs电学特性75
3��6其他ⅢA�并魽族半导体材料76
3��6��1InSb的能带结构及电学特性76
3��6��2GaP的能带结构及电学特性77
3��7ⅡB�并鯝族化合物的能带结构77
3��8其他能带结构78
3��8��1固溶体的能带结构78
3��8��2施主和受主能级79
3��8��3异质结的能带图80
3��8��4异型异质结的电学特性84
3��9LED发光器件的电参数86
参考文献87
第4章半导体化合物的光学特性88
4��1光、光度学、辐射度学和色度学的基本概念88
4��1��1光的基本概念88
4��1��2光度学与辐射度学参数89
4��1��3相关色度学参数89
4��2光与物质的相互作用90
4��2��1线性光学性能90
4��2��2非线性光学性能93
4��3半导体材料发光性能参数94
4��3��1发射光谱95
4��3��2吸收光谱96
4��3��3激发光谱96
4��3��4发光衰减96
4��3��5发光效率97
4��4半导体的光吸收99
4��4��1本征吸收99
4��4��2直接跃迁和间接跃迁100
4��4��3其他吸收过程103
4��5半导体的光生伏特效应106
4��5��1pn结的光生伏特效应106
4��5��2光电池的电流电压特性107
4��6半导体发光108
4��6��1辐射跃迁109
4��6��2发光效率111
4��6��3电致发光激发112
4��7半导体激光113
4��7��1自发辐射和受激辐射113
4��7��2pn结激光器原理114
4��7��3激光材料117
参考文献117
第5章半导体化合物应用简介119
5��1半导体概述119
5��1��1半导体材料发展119
5��1��2半导体元素材料及应用120
5��1��3半导体化合物材料及其应用124
5��2半导体化合物在LED产业中的应用127
5��2��1LED照明产品128
5��2��2显示领域134
5��2��3信息指示领域137
5��2��4LED其他领域138
5��3半导体化合物太阳电池139
5��3��1概述139
5��3��2太阳能电源的应用141
5��4半导体化合物激光器143
5��4��1概述143
5��4��2半导体激光器发展143
5��4��3应用145
参考文献148
第6章半导体化合物光电器件150
6��1半导体化合物LED器件150
6��1��1原理150
6��1��2LED器件结构153
6��1��3芯片结构159
6��1��4几种典型的衬底LED芯片结构162
6��2半导体激光器166
6��2��1概述166
6��2��2半导体激光器的工作原理167
6��2��3半导体激光器结构170
6��2��4 半导体激光器的类型172
6��3太阳电池176
6��3��1概述176
6��3��2太阳电池的原理176
6��3��3太阳电池的结构178
6��3��4太阳电池的分类180
6��3��5太阳电池组件结构183
参考文献184

前言/序言

《光之讯息：固态材料的光电交互》 内容简介 《光之讯息：固态材料的光电交互》是一部深入探讨光与固态材料之间复杂互动奥秘的学术专著。本书旨在为读者构建一个全面且深入的理解框架，揭示光如何被固态材料吸收、发射，以及如何在此过程中引发一系列重要的物理现象，进而转化为可用的电信号或能量。全书以严谨的科学态度，辅以丰富的实例和清晰的论述，带领读者穿越宏观现象的表象，直抵微观层面的本质。 本书并非对特定材料体系的浅尝辄止，而是着力于阐述贯穿各类固态材料（包括金属、半导体、绝缘体以及一些新型功能材料）的光电响应共性与个性。我们将从光的本质——电磁波的波粒二象性入手，循序渐进地解析光子与物质相互作用的基本模式。这包括光子的能量、动量如何传递给材料中的电子和晶格，以及由此产生的吸收、散射、透射等现象。 在理论基础层面，本书将详细阐述量子力学中的关键概念，如能带理论、电子-声子耦合、激子形成等。这些理论构成了理解固态材料光电行为的基石。读者将了解到，材料的能带结构——价带、导带以及它们之间的带隙，如何决定了材料对光的吸收能力和导电特性。特别是对于半导体材料，其独特的能带结构使得光激励下的载流子产生和复合成为可能，为光电器件的设计与优化提供了理论依据。 本书将重点剖析光电效应在不同固态材料中的具体表现。对于金属，尽管其导带被电子完全占据，仍会表现出显著的光反射和吸收特性，这与自由电子的等离子体共振密切相关。绝缘体则因其宽带隙，通常对可见光不敏感，但在紫外区域或特定激发下，也能展现出光致发光等现象。 然而，本书的重心将聚焦于半导体材料，因为它们在现代光电子技术中扮演着举足轻重的角色。我们将深入探讨半导体中的光吸收机制，包括本征吸收和杂质吸收。本征吸收主要发生在光子能量大于或等于材料带隙的区域，能够激发价带中的电子跃迁至导带，产生电子-空穴对。杂质吸收则与材料中存在的缺陷能级有关，可以拓宽材料的光响应范围。 接着，本书将详细阐述光生载流子的弛豫过程。一旦电子-空穴对产生，它们不会立刻参与电荷传输，而是会经历一系列能量和动量的弛豫过程，例如通过声子散射将多余的能量传递给晶格，最终达到能带的边缘。理解这一过程对于控制载流子的寿命和迁移率至关重要，直接影响着器件的效率和响应速度。 光发射现象也将是本书的重要组成部分。我们将探讨半导体中的光致发光，即电子-空穴对复合时释放能量并发射光子的过程。这包括直接带隙半导体中的辐射复合，以及间接带隙半导体中的非辐射复合和少量辐射复合。本书还将介绍发光二极管（LED）和激光器的工作原理，阐述如何通过巧妙的材料设计和结构优化，实现高效的光发射。 此外，本书还将深入研究光电探测器的工作原理。我们将分析不同类型光探测器的结构和性能，例如光电导探测器、光电二极管、光电倍增管等，揭示它们如何利用光生载流子效应将光信号转化为电信号。对响应度、量子效率、噪声等关键性能参数的深入分析，将帮助读者理解不同探测器在实际应用中的优势与局限。 本书还将触及更前沿的光电材料和现象。例如，二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）独特的光电特性及其在新型光电器件中的应用潜力。有机半导体的分子结构对其光电性能的影响，以及它们在柔性电子和生物光子学领域的应用前景。以及压电效应与光电效应的耦合，在传感器和能量收集领域的探索。 为了使读者能够更好地理解理论，本书还加入了大量的实例分析，涵盖了从基础的太阳能电池到先进的光通信器件，再到生物医学成像所需的灵敏探测器。这些实例将理论知识与实际应用紧密结合，加深读者对光电原理在现代科技中的重要性的认识。 在叙述风格上，本书力求做到既有学术的严谨性，又不失科普的易读性。复杂的概念将通过生动形象的比喻和清晰的图示进行解释。数学推导将围绕核心原理展开，避免过度复杂的推导，确保理论的清晰呈现。对于专业术语，都将给出明确的定义和解释。 《光之讯息：固态材料的光电交互》适合作为高等院校相关专业（如物理学、电子工程、材料科学、光学等）的教材或参考书，也欢迎对固态材料光电性能感兴趣的科研人员、工程师以及有一定科学基础的爱好者阅读。本书致力于为读者开启一扇通往光电世界的大门，激发对这一充满活力和创新潜力的领域的更深层次的探索。通过掌握书中的知识，读者将能够更深刻地理解我们周围世界的许多光电器件是如何工作的，并为未来相关技术的创新与发展奠定坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

我抱着极大的期待翻开了《半导体化合物光电原理》，希望能在这本书里找到关于光与电在半导体世界里美妙邂逅的答案。我之前接触过一些关于太阳能电池和LED的基础知识，但总感觉隔靴搔痒，无法触及核心。这本书的名字点明了主题，我最想知道的是，究竟是什么样的“原理”，使得这些看似普通的材料能够如此高效地将光能转化为电能，或者将电能转化为光能。我期望它能深入剖析半导体材料的能带理论，特别是价带、导带以及它们之间的能隙，以及这个能隙如何决定了材料的光吸收和发射范围。我希望能理解，当光子能量大于或等于能隙时，会发生什么？电子如何被激发到导带，留下空穴？这些载流子是如何在电场作用下移动，形成光电流的？反过来，当施加电场时，导带的电子和价带的空穴是如何复合，释放出光子的？书中是否会详细讲解pn结在光电器件中的作用，以及二极管在正向和反向偏压下的不同响应？我渴望看到关于不同半导体化合物，比如硅、锗、砷化镓、氮化镓等，在光电性能上的对比和分析，了解它们各自的优缺点以及适合的应用领域。我期待这本书能提供详细的物理模型和数学推导，但又希望这些推导能够有清晰的物理意义解释，而不是纯粹的数学游戏。这不仅仅是一本技术手册，更是一堂关于物理定律如何塑造我们科技未来的生动课程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就很有吸引力，直击我一直以来对光电转换机制的求知欲。我一直觉得，在我们日常生活中无处不在的太阳能电池、LED灯，乃至于更前沿的光通信技术，背后都隐藏着一套精妙的半导体化合物的“语言”。这本书既然冠以“光电原理”，我期待它能像一位经验丰富的导师，带领我一步步揭开这层神秘的面纱。我希望它不仅仅是枯燥的公式堆砌，而是能从最基本的物理概念讲起，比如电子和空穴在半导体中的行为，能带隙的概念如何影响材料的光学和电学特性，以及不同晶体结构对电荷载流子传输的影响。再进一步，我希望它能深入到不同类型的半导体化合物，比如III-V族（砷化镓、磷化铟等）和II-VI族（硒化镉、硫化锌等），以及它们的特有性质如何被巧妙地应用于光电器件。我特别想知道，书中是否会详细阐述pn结的形成原理，以及它如何成为光电器件的核心？光生电压是如何产生的？光电流又是如何被提取和利用的？我希望它能提供清晰的图示和深入的解析，让我能够真正理解从光子入射到电荷分离，再到最终输出电信号的整个过程。对半导体材料掺杂对能带结构和载流子浓度的影响，以及这如何调控光电性能，我也充满了好奇。这本书，我期望它是一扇通往微观世界精彩纷呈的光电转换奥秘的大门，让我不再只是旁观者，而是能真正理解并欣赏这一切。

评分☆☆☆☆☆

在接触到《半导体化合物光电原理》这本书之前，我对半导体材料的认知仅限于一些泛泛的介绍，比如它是“电子世界的基石”。但“光电原理”这个名字，一下子点燃了我对光与电如何在这个基石上交织出奇迹的好奇心。我希望能在这本书里找到关于半导体材料内在的“光敏感性”和“电响应性”的根源所在。我想知道，是什么样的微观结构和电子特性，使得它们能够与光子发生如此有意义的互动？我期待它能从量子力学的角度，解释电子在能带中的运动，以及光子是如何激发这些电子，产生光电效应的。我尤其想深入理解，不同化合物的能带结构是如何形成的？例如，直接带隙和间接带隙材料在光电转换效率上有什么本质区别？书中是否会详细讲解pn结的形成过程，以及它在光电二极管和太阳能电池中的核心作用？我希望能看到关于载流子的产生、复合、漂移和扩散等基本过程的详细描述，以及这些过程如何受到材料特性和外部条件的影响。此外，我希望书中能够介绍不同半导体化合物，如硅、砷化镓、氮化镓等，在光电器件中的应用实例，并分析它们各自的优势和局限性。这本书，在我看来，应该是一堂关于物质微观世界如何孕育出宏观科技成果的精彩讲座，让我能够对那些改变我们生活的半导体器件有一个更深刻、更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

我对《半导体化合物光电原理》的兴趣，源于对能源转化效率的深刻思考。在当今社会，如何更有效地利用能源，特别是可再生能源，是摆在我们面前的巨大挑战。而半导体化合物在其中扮演着至关重要的角色，尤其是在太阳能电池和光电器件领域。我希望这本书能够深入探讨不同半导体化合物在光电转换过程中的具体机制。我非常好奇，为何某些化合物比其他化合物在吸收太阳光方面表现更出色？这是否与它们的晶体结构、原子组成以及电子的排布方式有关？我希望书中能够详细阐述半导体中的激子形成与分离机制，以及这些激子如何影响光电转换的效率。此外，我期待这本书能提供关于各种光电器件，如光电二极管、太阳能电池、LED、激光器等的设计原理和性能分析。例如，如何通过调整材料的组分和掺杂，来优化pn结的特性，从而提高器件的效率和响应速度？书中是否会涉及量子点、钙钛矿等新型半导体材料在光电领域的应用潜力？我对这些新兴材料的独特光电性能及其潜在的应用前景充满着期待。这本书，我希望它能为我打开一扇理解绿色能源技术核心原理的窗户，让我能更深入地认识到半导体化合物在构建可持续未来中的关键作用。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本《半导体化合物光电原理》时，首先映入眼帘的是它严谨的封面设计，这让我预感内容会非常扎实。作为一名对前沿科技有浓厚兴趣的普通读者，我并非专业背景出身，但对于驱动现代电子和能源革命的核心技术，我总是跃跃欲试地想要深入了解。我希望这本书能够以一种循序渐进、由浅入深的方式，为我构建起对半导体化合物光电效应的完整认知体系。从最基础的原子结构、化学键合，到量子力学在半导体中的体现，比如薛定谔方程在描述电子行为中的作用，这些基础的理论框架，我想是理解一切后续现象的关键。我期望书中能够清晰地解释，为什么特定的半导体化合物能够吸收和发射特定波长的光？这其中涉及到的光学跃迁机制，例如直接跃迁和间接跃迁，以及它们各自的能量损失机制，我渴望能得到详细的阐述。另外，对于载流子在半导体中的输运，如漂移和扩散，以及它们如何受到外加电场和浓度梯度的影响，我都希望能有更直观的理解。我尤其关心书中是否会介绍，如何通过改变半导体材料的组分、掺杂浓度、甚至制备工艺，来精确调控其光电特性，以满足不同器件的需求。例如，如何设计出能高效吸收太阳光谱的材料，或者能发射出特定颜色的光的材料。这本书，对我来说，应该是一次系统的知识梳理，让我能够站在巨人的肩膀上，看懂那些闪烁在芯片和屏幕背后的神奇力量。