非晶態半導體

Sándor Kugler等著

非晶態半導體是具有半導體性質的非晶態材料，是半導體的一個重要部分。非晶態半導體在多種應用領域中都存在著巨大的潛力，其中，非晶硫早已廣泛應用在復印技術中，由As-Te-Ge-Si系玻璃半導體制作的可改寫存儲器已有商品問世，利用光脈沖玻璃化碲微晶薄膜制作的光存儲器正在研制之中，還有人正在嘗試把非晶硅場效應晶體管用于液晶顯示和集成電路。對于非晶硅的應用，目前最多的研究集中于太陽能電池，非晶硅比晶體硅制備工藝簡單，易于制造大面積產品，并且非晶硅對于太陽光的吸收效率高，器件只需大約1微米厚的薄膜材料。因此，非晶硅有望成為更廉價太陽能電池的原料，現已受到能源專家的重視。

本書首先分析了非晶態與晶態半導體一致的屬性：它們具有類似的基本能帶結構，有導帶、價帶和禁帶。非晶材料的基本能帶結構主要取決于原子附近的狀況，可以用化學鍵模型作定性的解釋。以四面體鍵的非晶Ge、Si為例，Ge、Si中四個價電子經sp雜化，鄰近原子的價電子之間形成共價鍵，其成鍵態對應于價帶，反鍵態對應于導帶。無論是Ge、Si的晶態還是非晶態，基本結合方式是相同的，只是在非晶態中鍵角和鍵長有一定程度的畸變，因而它們的基本能帶結構是相類似的。

在此之后，本書對非晶半導體與晶態半導體的差異進行了詳細的剖析：晶態半導體的結構是周期有序的，即具有平移對稱性，電子波函數是布洛赫函數，波矢k是與平移對稱性相聯系的量子數；相比而言，非晶態半導體不存在周期性，k不再是量子數。晶態半導體中電子的運動是比較自由的，電子運動的平均自由程遠大于原子間距；非晶態半導體中結構缺陷的畸變使得電子的平均自由程大大減小，當平均自由程接近原子間距的數量級時，無法應用晶態半導體中建立的電子漂移運動理論。非晶態半導體能帶邊態密度的變化不像晶態那樣陡峭，而具有不同程度的帶尾。

本書還介紹了如何使用計算機模擬產生隨機結構，為讀者提供了構建現實材料的方法；通過大量仿真詳述了非晶半導體不定型結構的光學和電氣特性，方便讀者理解無序半導體特性。最后的章節詳細討論了通過光子輻射改變半導體結構的方法，并預測了應用前景。

本書分為5章：1.背景介紹，回顧了非晶硅的科研和應用歷史；2.預備知識，介紹了薄膜生長工藝、熔融玻璃態法和菲利普斯理論；3.非晶半導體結構，介紹了晶態半導體和非晶態半導體的主要區別、由三維向一維投影的函數、由一維向三維擴展的函數、相變及其應用；4.電子層微觀結構，介紹了化學鍵結構、電子的濃度和狀態、主要缺陷、光學特性和電氣特性；5.光誘導現象，介紹了光致體積變化、光子暗化效應和光致褪色、光致缺陷、光致結晶和非晶形態。

本書的讀者對象為半導體領域、電子領域、新能源領域的學生、教授和研究人員。

寧圃奇，博士，研究員

（中國科學院電工研究所）

Puqi Ning， Associate Professor

（Institute of Electrical Engineering， CAS）Ernst O.Gbel et al

Quantum Metrology

Foundation of Units and Measurements

2015

http：//onlinelibrary.wiley.com/book/

10.1002/9783527680887

EISBN9783527680887