本書系統(tǒng)并扼要介紹國際上從上世紀八十年代直到今天持續(xù)活躍的關于半導體中氫的研究成果。內容涵蓋從半導體中氫原子與分子的最初實驗發(fā)現(xiàn)到氫致缺陷研究（包括國內研究人員的貢獻），到硅等元素半導體至砷化鎵，碳化硅等化合物半導體中氫的基本性質和重要效應。其中包括對材料和器件研制至關重要的含氫復合物，荷電雜質與缺陷的中性化，氫致半導體表面金屬化或磁性改變，以及對導電性的影響。由氫的能級與電子躍遷計算導出的半導體
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目錄
前言
第一篇 半導體中氫的鑒別及氫致缺陷
第1章 氫氣區(qū)溶硅單晶中硅氫鍵的紅外吸收光譜 3
1.1 FZ c-Si:H樣品紅外吸收譜的首次實驗測定 3
1.2 FZ c-Si:H紅外吸收譜全譜段的測量 6
1.3 氫氣區(qū)溶硅單晶紅外吸收譜的鑒別 8
1.4 2210cm-1和1949(1946)cm-1峰的微觀模型 15
第2章 氫氣區(qū)溶硅單晶中的氫致缺陷 17
2.1 氫致“雪花”缺陷 17
2.2 硅單晶中氫致缺陷的形成機制 19
2.3 硅中氫的電子結構的分子軌道方法處理 22
2.3.1 硅晶格中Si—H鍵單元的軌道 22
2.3.2 Si—H振動與紅外輻射之間的耦合 24
2.3.3 硅中氫的某些電子性質及與實驗比較 24
第3章 硅單晶中氫沉淀物的X射線衍射動力學理論和實驗研究 27
3.1 硅中氫沉淀物的X射線截面形貌 28
3.1.1 中等溫度熱處理的氫氣區(qū)溶硅單晶的X射線截面形貌 28
3.1.2 球狀應變中心X射線形貌襯度的特征 29
3.2 硅中球狀應變中心的衍射動力學理論模擬 31
3.2.1 球狀應變中心的應變場的模型 31
3.2.2 拍攝氫沉淀物截面形貌圖像的衍射幾何 32
3.3 衍射圖的形態(tài)與缺陷的關系 32
3.3.1 圖像隨晶體厚度的變化 32
3.3.2 圖像隨缺陷應變場大小的變化 33
3.3.3 圖像隨形變符號的變化 34
3.3.4 圖像隨缺陷在常數深度下橫貫鮑曼扇不同位置的變化 35
3.3.5 圖像隨缺陷深度的變化 36
3.4 與實驗的比較 37
3.5 關于晶體中球狀應變中心形貌理論模擬的經驗與結論 38
第4章 硅單晶中早期氫致缺陷的X射線統(tǒng)計動力學衍射理論和實驗研究 41
4.1 低溫熱處理的氫氣區(qū)溶硅單晶的高能同步輻射截面形貌 41
4.2 X射線統(tǒng)計動力學衍射理論和模型 43
4.3 單晶硅的高能同步輻射截面形貌圖及其強度分布的模擬 47
4.4 同步輻射形貌結合靜態(tài)德拜-沃勒因子分析導出的結論 55
第5章 半導體中的分子氫及相關缺陷 56
5.1 晶體硅中氫分子振動的Raman譜觀察 56
5.2 晶體硅中氫分子的形成 57
5.3 經歷氫化后硅的Raman譜的一般特征 58
5.4 硅單晶中被捕捉在空洞中的氫分子 59
5.5 硅單晶中四面體間隙位的氫分子 60
第一篇參考文獻 62
第二篇 半導體中氫的基本性質
第6章 結晶半導體中的孤立間隙氫 67
6.1 半導體中雜質的理論技術 67
6.2 點陣中氫和μ子素的位置 69
6.3 電子結構 70
第7章 半導體中的含氫復合物 73
7.1 氫與硅懸鍵的相互作用 73
7.2 硅中氫-深級缺陷復合物 73
7.3 硅中氫-淺級缺陷復合物 74
第8章 Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族半導體中氫的性質 76
8.1 GaAs中的C-H復合物 76
8.2 GaN中的Mg-H復合物 77
第9章 半導體中氫的電子性質和能級 79
9.1 氫的形成能與電子躍遷能級 79
9.2 氫能級排隊 82
9.3 氫的光電化學性質 84
9.4 普適能級 85
9.4.1 “通常”半導體和顯著陽離子-陰離子失配半導體 85
9.4.2 氫的行為由其能級與母體能帶結構的關系所決定 86
9.5 晶體硅中氫分子的能帶結構和能級 86
第10章 半導體中氫的化學鍵及其對材料性質的影響 88
10.1 氫多中心鍵 89
10.2 ZnO和TiO2中的氫相關缺陷 90
10.3 InN中非故意導電性的起源 92
10.4 SnO2中電導率的起源 93
10.5 分子間氫鍵有機半導體 94
第二篇參考文獻 97
第三篇 半導體中氫的重要效應及相關應用
第11章 氫與半導體中其他雜質和缺陷的相互關系 101
11.1 氫與點缺陷的相互作用 101
11.2 硅中氫與位錯的相互作用 102
11.3 單晶硅中因氫化產生的缺陷 103
11.4 氫離子注入硅中平面缺陷的成核和生長 104
第12章 半導體中電活性雜質和缺陷的中性化 106
12.1 硅中深能級缺陷的中性化 107
12.2 硅中淺級雜質的中性化 108
12.3 Ⅲ-Ⅴ半導體中缺陷和摻雜的中性化 109
12.4 氫中性化與材料的缺陷類型和微結構的相關性 110
第13章 氫致半導體性質改變及其應用 112
13.1 采用調制氫化效應的面內帶隙工程 112
13.2 氫致半導體表面金屬化 112
13.3 氫致磁性半導體的磁性改變 117
13.3.1 磁性半導體Mn1-xGaxAs 117
13.3.2 磁性半導體MnxSi1-X119
第14章 半導體表面的氫 120
14.1 氫與表面結構 120
14.2 半導體碳化硅亞表面氫致納米隧道開辟 121
14.2.1 ab initio模擬建立的原子結構和電子性質 122
14.2.2 關于納米隧道的性質及其應用的討論 124
第15章 氫致半導體和復合氧化物層改性 127
15.1 H/He注入致層改性過程的基本性質 127
15.2 化合物半導體和氧化物材料的層劈裂 129
第三篇參考文獻 130
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