Введение в теорию полупроводников, Ансельм А.И.

Введение в теорию полупроводников, Ансельм А.И.
    Настоящая книга предназначается в первую очередь для лиц, занятых экспериментальными исследованиями в области физики полупроводников. Она, вероятно, окажется полезной и для студентов физических специальностей.
Основное внимание в книге уделено вопросам колебаний кристаллической решетки, законам движения электрона в идеальном и возмущенном периодических полях, кинетическому уравнению и явлениям переноса (прохождению тока).
Для чтения книги требуется знакомство с математикой, квантовой механикой и статистической физикой в объеме программ физического факультета университета или физико-математического факультета политехнического института. При этом не обязательно детальное знакомство с этими курсами, но предполагается, что читатель способен разобраться в соответствующих параграфах учебных книг, если на них делается ссылка.
Особенностью книги является то, что в ней на основе этих простейших сведений все формулы выводятся и, как я надеюсь, достаточно подробно для того, чтобы сделать ее доступной указанному выше кругу лиц.

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ГРУПП И СИММЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ.
В физику и, в частности, теорию полупроводников все более проникают методы теории групп.
Несмотря на то, что теория групп и ее применение к физике изложены в ряде монографий и учебников), мы сочли необходимым посвятить ей отдельную главу.
Во-первых, большинство книг по теории групп написано слишком сложно и содержит слишком много материала, во всяком случае, для физиков-экспериментаторов. Во-вторых, мы не ставим себе целью обучить читателя применению теории групп, как это делает большинство книг, а хотим только ознакомить его с тем минимумом, который необходим для понимания дальнейших глав книги и современных статей по физике полупроводников.
Теория групп ставит себе целью, исходя только из свойств симметрии физической системы, ответить на ряд вопросов, связанных с ее состоянием. При этом нас будет главным образом интересовать симметрия потенциального поля, действующего на систему (например, симметрия периодического поля, действующего на электроны проводимости в кристалле), а также симметрия, связанная с обращением времени: t? -t.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Из предисловия к первому изданию
Предисловие ко второму изданию
Глава I. Геометрия кристаллических решеток и дифракция рентгеновских лучей
§1. Простые и сложные кристаллические решетки
§2. Примеры конкретных кристаллических структур
§3. Прямая и обратная решетки кристалла
§4. Формулы Лауэ и Вульфа—Брэгга для дифракции рентгеновских лучей в кристалле. Атомный и структурный факторы рассеяния
Глава II. Элементы теории групп и симметрия кристаллов
§1. Введение
§2. Элементы абстрактной теории групп
§3. Точечные группы
§4. Группа трансляций. Сингонии (кристаллические системы) и решетки Браве
§5. Кристаллические классы. Пространственные группы
§6. Неприводимые представления групп и теория характеров
§7. Квантовая механика и теория групп
§8. Применение теории групп к исследованию расщепления уровней энергии примесного атома в кристалле и к классификации нормальных колебаний многоатомной молекулы
§9. Применение теории групп к трансляционной симметрии кристалла
§10. Правила отбора
Глава III. Колебания атомов кристаллической решетки
§1. Природа сил взаимодействия атомов в кристалле
§2. Колебания и волны в простой одномерной (линейной) решетке
§3. Колебания и волны в сложной одномерной (линейной) решетке
§4. Нормальные координаты для простом одномерной решетки
§5. Колебания атомов трехмерной сложной кристаллической решетки
§6. Нормальные координаты колебаний кристаллической решетки
§7. Колебания простой кубической решетки
§8. Применение теории групп к исследованию нормальных колебаний кристаллической решетки
§9. Колебания и волны в кристаллах в приближении изотропного континуума
§10. Квантование колебаний кристаллической решетки. Фононы
§11. Теория теплоемкости кристаллической решетки
§12. Уравнение состояния твердого тела
§13. Тепловое расширение и теплопроводность твердого тела
Глава IV. Электроны в идеальном кристалле
§1. Общая постановка задачи. Адиабатическое приближение
§2. Метод Хартри Фока
§3. Электрон в периодическом ноле
§4. Понятие о положительных дырках почти заполненной валентной зоны
§5. Приближение почти свободных (слабо связанных) электронов
§6. Зоны Бриллюэна
§7. Приближение сильно связанных электронов
§8. Структура энергетических зон и симметрия волновых функций в простой кубической решетке и в кристалле сурмянистого индия
§9. Группы волнового вектора для решетки типа германия
§10. Спин-орбитальное взаимодействие и двойные группы
§11. Двойные группы в кристаллах InSb и Ge
§12. Спин-орбитальное расщепление в кристаллах InSb и Ge
§13. Исследование спектра электронов (дырок) вблизи минимума (максимума) энергии в зоне Бриллгоэна (kр-метод)
§14. Симметрия, связанная с обращением времени
§15. Структура энергетических зон некоторых полупроводников
Глава V. Локализованные состояния электрона в кристалле
§1. Функции Ванье. Движение электрона в поле примеси
§2. Локализованные состояния электрона в неидеальной решетке
§3. Экситоны
§4. Поляроны
Глава VI. Электрические, тепловые и магнитные свойства твердых тел
§1. Металлы, диэлектрики н полупроводники
§2. Статистическое равновесие свободных электронов в полупроводниках и металлах
§3. Теплоемкость свободных электронов в металлах и полупроводниках
§4. Магнитные свойства вещества. Парамагнетизм газов и электронов проводимости в металлах и полупроводниках
§5. Диамагнетизм атомов и электронов проводимости. Магнитные свойства полупроводников
§6. Циклотронный (диамагнитный) резонанс
§7. Контакт полупроводника с металлом. Выпрямление
§8. Свойства р-n-переходов
§9. Генерация и рекомбинация носителей тока. Квазиуровни Ферми
Глава VII. Оптика полупроводников
§1. Дисперсионные соотношения Крамерса-Кронига
§2. Межзонное поглощение света, связанное с прямыми переходами
§3. Межзонные непрямые переходы
§4. Поглощение света в полупроводниках свободными носителями
§5. Поляритоны
§6. Эффект вращения Фарадея
§7. Теория межзонного поглощения света в квантующем магнитном поле
§8. Поглощение света в полупроводниках в однородном электрическом поле (эффект Франца—Келдыша)
Глава VIII. Кинетическое уравнение и время релаксации для электронов проводимости в кристаллах
§1. Явления переноса и кинетическое уравнение Больцмана
§2. Кинетическое уравнение для электронов в кристалле
§3. Рассеяние электронов на акустических колебаниях решетки
§4. Время релаксации электронов проводимости в атомном полупроводнике и металле
§5. Теория деформационного потенциала в кубических кристаллах с простой зонной структурой
§6. Рассеяние электронов проводимости в ионных кристаллах на колебаниях решетки
§7. Рассеяние электронов проводимости на заряженных и нейтральных атомах примесей
Глава IX. Кинетические процессы (явления переноса) в полупроводниках
§1. Введение
§2. Определение неравновесной функции для электронов проводимости в случае сферически-симметричной зоны
§3. Электропроводность невырожденных полупроводников с простой зонной структурой
§4. Термоэлектрические явления в невырожденных полупроводниках с простой зонной структурой
§5. Гальваномагнитные явления в невырожденных полупроводниках с простой зонной структурой
§6. Термомагнитные явления в невырожденных полупроводниках с простой зонной структурой
§7. Явления переноса в полупроводниках с простой зоной при произвольном вырождении
§8. Явления переноса в полупроводниках типа германия и кремния
§9. Явления переноса в полупроводниках со сферической непараболической зоной
§10. Эффект «фононного увлечения» в полупроводниках
§11. Квантовая теория гальвано- и термомагнитных явлений в полупроводниках
Приложения.