《氧化物与化合物半导体基础》

目录1

第一篇 金属氧化物半导体基础4

第一章 金属氧化物的晶体结构和能带结构4

1-1金属氧化物的晶体结构4

1-1-1一些预备知识4

1-1-2MO型金属氧化物的典型晶体结构15

1-1-3MO2型金属氧化物的典型晶体结构21

1-1-4AB2O4型复合金属氧化物的晶体结构23

1-1-5M2O3型金属氧化物的晶体结构25

1-1-6ABO3型复合金属氧化物的晶体结构26

1-1-7ReO3型金属氧化物的晶体结构28

1-2金属氧化物的能带29

1-2-1引言29

1-2-2八面体间隙中的d电子31

1-2-3过渡金属氧化物的能带难题34

1-2-4金属氧化物晶体的能带结构36

1-2-5实际金属氧化物的能带结构41

主要参考文献42

第二章 金属氧化物的点缺陷理论基础44

2-1金属氧化物晶体中的点缺陷44

2-1-1克勒格尔—温克点缺陷符号45

2-1-2固有原子缺陷45

2-1-3金属氧化物中的杂质48

2-1-4原子点缺陷的施主或受主作用及它们的能级位置49

2-1-5金属氧化物晶体中的电子点缺陷51

2-2-1质量作用定律52

2-2金属氧化物晶体的点缺陷理论基础52

2-2-2描写点缺陷形成及转化过程的准化学反应式54

2-2-3质量作用定律的简单应用——MO型晶体和环境气氛间的平衡55

2-2-4只有金属子晶格中含有费伦克尔缺陷的MO型金属氧化物的平衡缺陷浓度59

2-2-5解点缺陷浓度联立方程组的布劳威尔（Brouwer）方法61

2-3固态点缺陷理论小结71

主要参考文献74

3-1-1费伦克尔缺陷全部电离时MO型金属氧化物的K—V图76

第三章 金属氧化物晶体中各种典型点缺陷结构的K—V图76

3-1纯金属氧化物MO的K—V图76

3-1-2肖脱基缺陷全部电离时MO型金属氧化物的K—V图79

3-1-3肖脱基缺陷部分电离时MO型金属氧化物的K—V图83

3-1-4只有反结构缺陷的MO型金属氧化物的K—V图88

3-1-5含有肖脱基和反结构缺陷的MO型金属氧化物的K—V图91

3-2含有杂质的MO型金属氧化物的K—V图96

3-2-1只有一种杂质的MO型金属氧化物的K—V图97

3-2-2含有两种类裂杂质的MO型金属氧化物的K—V图108

3-3低温K—V图113

3-3-1只有氧空位的MO型晶体的低温载流子浓度114

3-3-2金属子晶格有费伦克尔缺陷的MO型蕊体的低温K—V图115

3-4一个实际氧化物半导体材料的K—V图119

3-5点缺陷平衡浓度和温度的关系128

主要参考文献133

第四章 非化学计量金属氧化物和点缺陷134

4-1非化学计量金属氧化物和原子点缺陷135

4-2非化学计量金属氧化物MO1+δ的δ与气氛分压的关系137

4-3复合缺陷和非化学计量金属氧化物140

4-4非化学计量金属氧化物实例144

4-4-1岩盐矿结构的MO型金属氧化物145

4-4-2金红石结构的MO2型金属氧化物146

4-4-3ReO3型结构的金属氧化物147

4-4-4钙钛矿型结构和类钙钛矿型结构的金属氧化物148

4-5点欲陷有序化和结构相变159

主要参考文献160

第五章 典型金属氧化物的缺陷结构和输运性质162

5-1金属氧化物材料中的输运现象162

5-1-1金属氧化物中的电子输运现象162

5-1-2金属氧化物中的离子输运现象167

5-1-3由输运现象得到缺陷结构的有用信息172

5-2氧化镁（MgO）及其固溶体175

5-2-1氧化镁175

5-2-2固溶体Co1-xMgxO191

5-3氧化镍（NiO）的输运性质和缺陷结构194

5-3-1一般性质和输运机制194

5-3-2点缺陷结构和高温电导198

5-3-3杂质的影响201

5-4氧化铁的电性质与缺陷结构205

5-4-1相图和晶体结构205

5-4-2输运性质和缺陷结构208

5-5二氧化钛（TiO2）和二氧化锡（SnO2）的电性质和缺陷结构212

5-5-1能带结构214

5-5-2电子输运性质215

5-5-3缺陷结构219

5-5-4作为气敏材料的SnO2221

5-6高电导金属氧化物ReO3和RuO2225

5-6-1三氧化铼ReO3225

5-6-2二氧化钌RuO2227

5-7α-Al2O3234

5-8钛酸钡（BaTiO3）和钛酸锶（SrTiO3）242

5-8-1电导和固有原子缺陷243

5-8-2杂质的影响248

5-8-3BaTiO3陶瓷的PTC效应255

5-9铁酸镧（LaFeO3）及其固溶体256

5-9-1LaFeO3257

5-9-2固溶体La1-χSrχFeO3264

5-10V2O3，金属—绝缘体相变268

5-10-1晶体结构及电阻率269

5-10-2V2O3及其固溶体（V1-xMx）2O3的相图271

5-10-3V2O3的输运性质272

5-10-4V2O3的能带结构273

5-10-5V2O3的相变理沦275

5-11金属氧化物陶瓷高温超导材料278

5-11-1陶瓷高温超导材料的发现278

5-11-2陶瓷高温超导材料的晶体结构和电子结构280

5-11-3陶瓷高温超导材料的制备研究284

5-11-4陶瓷高温超导材料的现况和问题285

主要参考文献288

第二篇 化合物半导体基础291

第六章 化合物半导体的能带结构和缺陷结构291

6-1化合物半导体的能带结构293

6-1-1引言293

6-1-2化合物半导体的能带结构297

6-1-3混溶晶体——固溶体的能带308

6-2化合物半导体中的杂质和缺陷结构315

6-2-1Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的杂质315

6-2-2Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体中的杂质320

6-2-3化合物半导体中的缺陷321

6-3化合物半导体中的点缺陷K—V图326

6-3-1引言326

6-3-2CdTe中的点缺陷平衡327

主要参考文献334

7-1化合物半导体的特点及其应用336

第七章 典型化合物半导体的缺陷结构及电子输运性质336

7-2化合物半导体的散射机制和输运性质341

7-2-1散射机制341

7-2-2输运性质343

7-3各种重要化合物半导体的输运性质和缺陷结构348

7-3-1重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体349

7-3-2Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体和ZnO358

7-3-3Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体361

7-3-4混溶晶体363

主要参考文献368

附录一 测量金属氧化物半导体材料的高温电导率的四探针法369

1．高温电导率与氧分压关系的测定369

2．电导率与温度关系的测量371

附录二 电子输运现象的数值解法371

1．用迭代法计算输运系数的计算机程序372

2．用蒙多卡罗法计算热电子电导率和扩散系数的计算机程序386

附录三 主要导电金属氧化物的室温电阻率395

主要参考文献396