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第一章　半导体中载流子散射1

1.1　弛豫时间1

一、带内弹性散射2

二、带内非弹性散射4

三、带（谷）间弹性与非弹性散射7

1.2　微分散射截面10

一、玻恩一级近似11

二、玻恩二级近似11

1.3　电离中心散射13

一、裸露电离中心散射13

二、屏蔽电离中心散射14

1.4　位错线散射15

一、位错线的屏蔽势15

二、位错线散射的弛豫时间17

1.5　长声学波畸变势散射19

一、晶格振动量子化、声子与位移矢量20

二、长声学波畸变势26

三、跃迁几率与弛豫时间27

1.6　长光学波极化势散射29

一、长光学波极化势29

二、跃迁几率与弛豫时间34

1.7　长光学波畸变势散射38

1.8　谷间散射40

一、等价谷间散射40

二、不等价谷间散射42

1.9　载流子散射的路径积分方法44

一、传播函数与微扰展开44

二、路径积分在散射中的应用47

第二章　半导体中载流子输运52

2.1　弱场下求解玻耳兹曼方程52

一、弱场下求解玻耳兹曼方程52

二、电流密度方程55

2.2　弱场下多能谷的电子输运56

一、电导率57

二、霍尔系数60

三、磁阻62

2.3　弱场下扭曲球面谷的空穴输运64

一、扭曲球面的能量方程64

二、空穴的电导率、霍尔系数、磁阻68

2.4　弱场下高频电导71

2.5　强场下求解玻耳兹曼方程75

2.6　强场下多能谷的电子输运79

2.7　热载流子输运83

一、与声学波相互作用85

二、与光学波相互作用89

三、多能谷的热电子效应90

2.8　Kubo-Greenwood公式94

2.9　Kubo电导公式98

2.10　Monte-Carlo方法102

一、Monte-Carlo方法的基本过程103

二、Monte-Garlo方法的应用107

2.11　静压力对输运的影响120

一、应变、应力张量、压阻系数121

二、压阻效应127

第三章　二维电子气135

3.1　构成二维电子气的器件结构136

一、液氮表面136

二、金属-绝缘层-半导体空间电荷层138

三、异质结量子阱140

3.2　二维电子气的子能带142

一、三角势近似142

二、哈特利（Hartree）自洽变分法146

三、能谷分裂（Valley Splitting）150

四、能态密度152

3.3　磁量子化153

3.4　朗道能级展宽156

3.5　扩展态电子输运（Extended State）164

一、二维电子气扩展态电子输运的基本公式164

二、电离中心散射168

三、界面粗糙散射（Interface Roughness Scattering）172

3.6　定域态电子输运（Localized State）177

一、迁移率边跃迁导电（Mobility Edge）177

二、可变程跳跃导带（Variable Range Hopping）180

三、渗流模型导带（Percolation Model）182

四、弱定域态导电（Weak Localization state）185

3.7　磁量子化输运186

一、几个重要的实验结果186

二、霍尔电阻率平台效应的量子理论190

三、电导率的唯象理论193

四、量子输运的格林函数方法194

3.8　二维电子气的等离子体振荡203

3.9　二维电子气中电子与电子相互作用势206

第四章　超晶格212

4.1　超晶格的子能带213

一、超晶格结构与分类213

二、无限深方形沟道势阱近似215

三、有限深方形沟道势阱近似218

四、哈特利（Hartree）自洽近似221

4.2　超晶格方向电流输运227

一、转移矩阵法227

二、求解玻耳兹曼输运方程233

三、非均匀场下的电流公式236

4.3　超晶格的光吸收242

一、退极化场效应（Depolarization Field Effect）242

二、局域场效应（Local Field Effect）245

4.4　超晶格激子248

一、无限深势阱近似下超晶格激子249

二、有限深势阱超晶格激子256

4.5　超晶格的电场效应259

一、无限深势阱模型的判据260

二、电场对子能带边的调制效应261

三、电场对激子结合能的影响与激子的离化267

4.6　超晶格量子阱中杂质能级272

4.7　半磁半导体超晶格275

一、半磁半导体基本性质275

二、3d5电子与带内电子的自旋交换作用280

三、半磁半导体超晶格285

4.8　胁变超晶格（Strained Layer Superlattice）288

第五章　半导体界面293

5.1　Si-SiO2界面的基本性质294

一、界面荷电中心294

二、界面态模型297

三、界面结构与形貌299

四、界面物理的基本公式300

5.2　表面电子态301

一、薄片（Slab）模型的原子轨道波函数线性组合法（LCAO）302

二、薄片（Slab）模型的赝势法306

5.3　界面态导电方程310

一、单一能级界面态的导电方程310

二、准连续分布界面态的导电方程313

5.4　表面势起伏对界面态导电性质的影响316

一、表面势起伏318

二、表面势起伏对界面态电导和电容的影响323

5.5　界面态测量326

一、电导法327

二、常电容深能级瞬态谱法（CC-DLTS）331

5.6　MOS反型层结构参数的电流输运方程336

一、栅极与源-漏极间的电流输运方程336

二、源极与漏极间的电流方程340

5.7 Ⅲ-Ⅴ簇化合物半导体界面态模型342

一、GaAs表面结构和本征表面电子态342

二、统一缺陷模型347

第六章　半导体中杂质和缺陷能级350

6.1　有效质量理论351

一、非简并情况下的有效质量理论351

二、简并情况下的微扰方程355

6.2　有效质量理论的应用条件与浅能级358

一、应用条件358

二、Ge和Si中浅能级361

6.3　深能级计算方法363

一、格林函数方法363

二、集团模型方法（Cluster Model）368

6.4　深能级的复合统计与复合机理370

一、稳态下复合统计370

二、瞬态复合过程373

三、复合机理375

6.5　辐射复合的量子理论380

6.6　俄歇复合（Auger Recombination）的量子理论383

一、俄歇过程跃迁矩阵元383

二、复合速率387

6.7　多声子复合的量子理论390

6.8　深能级研究的DLTS方法399

一、半导体结势垒区电容的瞬变分析400

二、深能级瞬态谱理论403

三、DLTS谱仪409

6.9　杂质和缺陷研究的磁共振方法411

一、电子自旋共振411

二、电子-核双共振416

第七章　半导体的光学性质419

7.1　基本公式419

一、光学性质的基本公式419

二、Kramers-Kronig公式422

7.2　带间吸收426

一、直接吸收427

二、直接吸收联合态密度与能带结构430

三、间接吸收434

四、间接吸收联合态密度439

7.3　杂质吸收440

7.4　晶格弛豫对杂质吸收谱线的展宽445

7.5 自由载流子吸收449

一、二级微扰跃迁几率449

二、吸收系数451

7.6　激子吸收455

一、直接带激子吸收457

二、间接带激子吸收461

7.7　电场对吸收边的影响与磁光吸收464

一、电场对吸收边的影响464

二、磁光吸收466

7.8　晶格吸收和反射473

一、晶格吸收473

二、晶格反射与ω～kL色散关系476

7.9　光非弹性散射（Raman散射）479

一、喇曼散射的电极化理论480

二、喇曼散射的量子理论482

第八章　半导体中超快现象及其研究方法487

8.1　半导体中超快现象（Ultrafast）487

8.2　超短脉冲的产生487

一、超短激光脉冲488

二、超短电脉冲491

三、超短声脉冲494

8.3　超短脉冲的测量497

一、超短光脉冲测量497

二、超短电脉冲测量的奥斯顿相关法（Auston Correlator）498

三、超短电脉冲测量的电光采样法（Electro-Optic Sampling）501

8.4　半导体中超快现象的测量505

一、同步激发-探测法506

二、瞬态光致发光法507

三、超快光脉冲感应电磁辐射510

参考资料511

本书常用符号说明534