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第一章 完整晶体的能带理论1

1.1 预备知识1

1.2 正交化平面波（OPW）和赝势（pseudopotential）方法6

1.3 赝势方法进一步讨论22

1.3.1 密度泛函理论22

1.3.2 自洽赝势计算和规范保持（norm-conserving）赝势24

1.3.3 交换和关联作用局域密度近似（LDA）和准粒子26

1.3.4 晶体系统总能量和结构参数30

1.4 紧束缚近似或原子轨道线性组合近似（LCAO）36

1.5 k·p方法及有效质量50

1.6 自旋轨道耦合和由此引起的简并态的分裂56

参考文献71

第二章 半导体中的缺陷态75

2.1 引言75

2.2 对具有点缺陷的非理想晶体中的电子态的一般讨论78

2.3 浅能级的有效质量近似（EMT）85

2.4 深能级的集团模型（cluster）方法、Koster-Slater格林函数方法和负U中心95

2.5 载流子通过深能级间接复合动力学105

2.6 利用瞬态方法研究缺陷能级114

2.6.1 半导体结势垒区（空间电荷区）的瞬变分析115

2.6.2 等温条件下的瞬态分析121

2.6.3 深能级瞬态谱（DLTS）方法128

2.7 磁共振方法研究深能级（EPR,ENDOR和ODMR）131

2.7.1 缺陷电子与磁场的相互作用132

2.7.2 超精细作用133

2.7.3 电子顺磁共振实验136

2.7.4 g张量141

2.7.5 双共振（ENDOR）143

2.7.6 光测磁共振（ODMR）143

2.8 深能级对载流子的复合机构——多声子无辐射复合145

参考文献155

第三章 半导体的光学性质161

3.1 固体宏观光学响应函数161

3.1.1 光的传播161

3.1.2 光的反射162

3.1.3 光的透射163

3.1.4 Kramers-Kronig色散关系164

3.2 靠近吸收边的本征吸收168

3.2.1 直接跃迁吸收边163

3.2.2 非直接跃迁吸收边179

3.3 激子（excitons）和激子效应180

3.3.1 激子180

3.3.2 激子效应对直接跃迁吸收边谱的影响186

3.3.3 激子效应对非直接跃迁吸收边谱的影响191

3.4 高能量跃迁194

3.4.1 联合态密度和临界点194

3.4.2 反射谱197

3.4.3 调制反射谱199

3.5 缺陷态对应的光电离谱202

3.6 自由载流子吸收206

3.6.1 带内跃迁206

3.6.2 带间跃迁208

3.7 晶格吸收210

3.8 光发射213

3.8.1 光场态密度及有关定义214

3.8.2 受激吸收和发射，自发发射216

3.8.3 各种发光过程（弱的自发辐射）219

3.8.4 光吸收和光发射之间的关系，推广的Van Roosbroeck-Shockley关系，光放大（强的发射）226

3.9 光的非弹性散射——拉曼散射229

3.9.1 有关名词和经典图象229

3.9.2 拉曼散射的量子力学图象231

3.9.3 共振拉曼散射236

3.9.4 受激拉曼散射238

3.9.5 极化激元239

参考文献245

第四章 半导体表面250

4.1 引言250

4.2 表面晶格结构251

4.2.1 二维周期性251

4.2.2 表面重构254

4.3 表面电子态255

4.3.1 一般讨论255

4.3.2 自洽赝势方法258

4.3.3 LCAO方法268

4.3.4 格林函数方法270

4.4 对表面重构的进一步讨论276

4.4.1 Si{100}2 × 1表面277

4.4.2 Si{111}2×1表面277

4.4.3 Si{111}7×7表面279

4.5 表面的实验研究方法281

4.5.1 综述281

4.5.2 光电子谱（PS）287

4.5.3 低能电子衍射（LEED）294

参考文献298

第五章 异质结，量子阱，超晶格和量子Hall效应303

5.1 异质结的能带失调303

5.2 量子阱307

5.2.1 量子阱中的束缚量子态308

5.2.2 量子阱中的能态密度310

5.2.3 量子阱中光跃迁对应的光吸收和发射312

5.3 超晶格315

5.3.1 一般概念315

5.3.2 利用LCAO方法、有效质量方法和赝势方法对超晶格能带结构作进一步讨论320

5.4 量子Hall效应329

参考文献336

附录A 群论知识备忘录339

附录B 光和电子相互作用的量子理论359

附录C 半导体物理研究中常用数据和图表364

附录的参考文献372

后记374