《半导体光电性质》求取 ⇩

第一章半导体中的光吸收1

1.1半导体的光学性质1

1.1.1半导体的折射率和吸收系数1

1.1.2反射系数和透射系数6

1.1.3半导体光学常数间的色散关系10

1.2半导体中的光跃迁14

1.2.1半导体的带间光跃迁15

一、直接跃迁16

二、间接跃迁24

三、乌尔巴赫（Urbach）定律37

1.2.2激子吸收40

一、瓦尼尔—莫特（Wannier—Mott）激子42

二、束缚激子46

1.2.3带内跃迁和自由载流子吸收48

一、带内亚结构间的光跃迁49

二、自由载流子吸收50

三、等离子体反射53

1.2.4晶格振动光吸收和色散关系54

1.2.5杂质吸收57

附录一克喇未—克朗尼格（Kramer—Kronig）关系67

第二章半导体光伏效应72

2.1描述内光电效应最重要的基本方程73

2.2半导体表面光伏效应75

2.2.1T.S.Moss计算原理76

2.2.2金属—半导体接触模型（刘士毅教授等计算原理）80

一、单晶材料的光生少子浓度分布80

二、单晶材料的表面光电压和丹倍电压计算86

三、外延材料的表面光电压的理论分析和计算88

四、多层结构的光伏效应93

2.2.3超晶格和量子阱的光伏效应99

一、AlAs/GaAs超晶格光伏效应99

二、GexSi-x/Si应变层超晶格光伏效应104

2.2.4表面光伏效应的应用108

一、等光强校对108

二、用表面光电压法测定半导体少子扩散长度的三种方法109

三、用表面光电压法近似计算少子扩散长度116

四、由表面光伏谱进行拟合计算出有关参数118

五、利用表面光电压的极性判断半导体的导电类型128

六、用表面光电压法测定半导体光跃迁类型和带隙参数128

七、用表面光电压法测定AlxGaI-xAs的组分135

2.3半导体PN结光伏效应137

2.3.1半导体结光生电压的光电转换机理137

2.3.2光照射PN结开路电压的表达式139

2.3.3光照时PN结的少子分布规律和J？c计算公式140

一、均匀掺杂140

二、非均匀掺杂143

2.3.4光照下理想PN结方程和特性曲线144

2.4太阳电池146

2.4.1太阳电池的结构和光谱响应146

一、太阳电池的结构146

二、太阳光的光谱分布和大气质量148

三、太阳电池的光谱响应151

2.4.2太阳电池的电学特性157

一、太阳电池的等效电路，负载上的电流、电压、功率表达式157

二、短路电流及其影响因素159

三、太阳电池的开路电压及其影响因素168

四、太阳电池的暗电流177

五、太阳电池的填充因子FF179

六、串联电阻、旁路电阻对电池Ⅰ—Ⅴ特性的影响181

2.4.3太阳电池的转换效率185

一、理想PN结的光电转换效率185

二、影响光电转换效率的主要因素188

2.4.4太阳电池的辐照效应193

一、辐照对太阳电池性能的影响194

二、抗辐照的太阳电池195

2.4.5高效太阳电池197

一、提高太阳电池性能的主要措施197

二、高效太阳电池：绒面电池、背电场电池、紫电池201

2.5肖特基结太阳电池209

2.5.1金属—半导体接触势垒209

2.5.2肖特基势垒的正反向特性214

2.5.3实际的肖特基势垒215

2.5.4肖特基结太阳电池的结构和工作原理219

2.5.5光电流、光电压和光电转换效率220

2.5.6 MOS或M IS太阳电池223

2.6异质结太阳电池226

2.6.1异质结的构成及其能带图226

2.6.2突变异质结的电特性231

2.6.3异质结太阳电池的结构及工作原理240

2.6.4异质结太阳电池的光电流242

2.6.5异质结太阳电池的光电压245

2.6.6异质结太阳电池的效率246

2.6.7硫化亚铜一硫化镉太阳电池248

2.7异质面太阳电池254

2.7.1砷化镓太阳电池254

2.7.2砷化镓异质面太阳电池256

2.7.3碲化镉异质面太阳电池264

2.8非晶态硅太阳电池267

2.8.1非晶态导电机理268

2.8.2非晶硅太阳电池的结构及特性270

2.9半导体光伏型光电探测器275

2.9.1光电探测器的一般参数275

2.9.2半导体光敏二极管279

一、光敏二极管的工作原理279

二、光敏二极管的电性能280

三、光敏二极管的探测性能285

四、光敏二极管的分类290

2.9.3半导体光敏三极管300

2.9.4半导体光敏场效应晶体管304

2.9.5半导体光控可控硅的结构与工作原理307

第三章半导体的光电导318

3.1光电导效应及其测量318

3.2光电导现象的类型320

3.2.1带间激发321

3.2.2非本征激发322

3.2.3通过局域激发态的光激发323

3.2.4带内光激发载流子323

3.2.5激子吸收光电导324

3.3本征光电导的动力学过程325

3.3.1带间直接跃迁辐射复合326

3.3.2带间俄歇复合328

3.3.3通过复合中心的复合过程329

3.3.4陷阱能级对光电导的影响334

3.3.5两种复合中心理论336

3.4杂质光电导340

3.5光电导的光谱分布345

3.5.1本征光电导的光谱分布346

3.5.2杂质光电导的光谱分布348

3.6光电导器件的基本特性350

3.6.1灵敏度350

3.6.2光照特性352

3.6.3伏—安特性354

3.6.4光谱响应355

3.6.5温度特性357

3.6.6频率特性359

第四章半导体的激发光发射367

4.1半导体发光过程的激发与复合369

4.1.1发光过程中的激发369

一、注入式发光369

二、雪崩击穿发光373

三、隧道效应式发光374

四、移动高场畴的发光375

4.1.2发光过程中的复合几率和辐射效率377

一、发光波长与材料禁带间的关系377

二、辐射复合几率与辐射寿命377

4.2辐射复合380

4.2.1带间复合381

4.2.2浅施主（或受主）与价（或导）带的复合382

4.2.3施主与受主间的辐射复合（D—A对复合）383

4.2.4通过深能级的复合392

4.2.5等电子陷阱复合393

4.2.6激子辐射复合397

一、自由激子的复合发光397

二、束缚激子辐射复合发光407

4.3无辐射复合415

4.3.1多声子复合416

4.3.2俄歇（Auger）复合416

4.3.3表面复合418

4.4发光二极管的材料和结构418

4.5发光二极管的参数424

4.5.1伏安特性424

4.5.2量子效率424

4.5.3光谱分布429

4.5.4亮度432

4.6异质结的电致发光435

4.7红外上转换发光438

4.8半导体激光442

4.8.1自发辐射和受激辐射442

4.8.2半导体受激光发射条件443

一、粒子数的分布反转444

二、光学谐振腔446

三、阈值条件447

4.8.3半导体激光器的结构454

4.8.4半导体激光器的主要特性456

一、输出功率和转换效率456

二、光谱分布460

三、温度对阈值电流密度和激射谱线的影响463

4.8.5半导体异质结激光器465

一、单异质结激光器467

二、双异质结激光器470

三、分别限制光子和载流子异质结激光器479

4.8.6半导体激光器的模式481

4.8.7激光器的发展现状487

第五章光作用下半导体的其他效应502

5.1光磁效应和朗道能级502

5.1.1光磁效应502

5.1.2朗道能级502

5.2 Franz—keldysh效应（电调制光吸收效应）509

5.3光电发射513

5.4光子曳引效应519