现代半导体物理施敏

美〕施敏主编 1 Moderrserrllconductor DevicePh 半导体 物理 潜*法 图字:019992769 内容筒介 本书是198年版《半导体器件物理的续編。书中详细介绍了近20年 来经典半导体器件的增功能及新型半导体器件的物理机制。全书共八章 容涉反先进的双极晶体管和只质结器件。念属-半导体接及各种场效 应晶体管,功率器件、量子器吽、热电子器件、微波器件、高速光子器仲, 以及太阳能电池等各章末除附有习题外还给出了尽可能多的参考文献。书 后附录提供了符号表,国际单位制基忄单位、物理常数、品格常数最新值, 以及元素半导体,-元、三元化合物半导体和绝瘭体的特性。 本书可作为应用物埋、电于上程、电机、材料科学领域大学本科牛及 研究生教扩,也可共在半导体器件领域⊥作的科学家与工程师参考。 书在版编目(CIP)数据 现代半导体器件物理/〔美施敏(S.M.Sze)主编;刘晓彦、贾霖、康 晋译.-北京:学出版杜,201 书名源文:ModernSerricanductorDevicePEysics,Tohnwile8.Soms ESBN7-03-0099594 I,现 【 们施…②刘…贸…④…Ⅱ。平导体器件-物理性能 N,TN303 中国版本阳#馆CIP数据核(000)第84511号 Frite:dhy ODERNSEMICONDUCTORDEVICEPHYSICS Copyright(C1998byJohnWiley&Sons.Inc 本书由wiley授权,根据荚文版翻译 版权所有,翻印必究 髯悼冑腹出版 京乐域根北6 邮收编:1007 http:/www.Scicn:cp.com 酶申帆厂印圳 科学出版杜出版发行餐地新华书店绝销 2J156月第 版开本;(720×10u 6月第一次自制印张;2 印数 字鞦:52!00 定价:48.0元 n有印装质量问题,我社负责调换新欣) 中文版序 《现代半导体器件物理》与我的前著《半导体器件物》(1969年第一版,1991 年第二版)在次容上互为补充,它们都由johnwiley8So公司出版这本新书的 内容涵盖了半导体器件领城最近的发展状况,而前著《半导体器件物理》则提伏了 各种器件的上作原理基础和器件特征。 《半导体器件物理》第一版和第二版已分别在1972年和1987年被辽河实验 I厂情报资料室(东北工学院印刷厂印刷)和黄振岗先生(电子工业出版社出版)译 成中文出版。自1969出舨以来,半导体器件物理》已被引用120余次,是工程和 应用科学领域兵期发表的工作中被引用次数最多的(ISIPress,Philadelphia) 我很高兴地获知,《现代半导体器件物理》已由王阳元教授领导的北京大学徼 电子所中的…一个小组译成中文。我相信该中译本将会被中国的半导体界很好地接 纳 中国正处于其电子上业快速增长的关键时刻。预计,到20}0年,中岗在消费 电子产品方面的销售额将与美国持平;到2020年该销售额将是美国的五倍。在全 球,电子工业仍斯是最大的⊥业;在2)2年电子产品的全球销售额将超过五千亿 美元。 由于半导体器件是电子工业的基础因此,对电气和电子工程、应用物理和材 料科学专业领域的学生来说了解器件的作原理是非常重要的我希望这本新书 是研究生的一本有用的教科书,我还希望该书能成为在微电子和相关领域开展研 究、开发工作的有关人员的參考书 台潸交通大学联华电子讲座教授 施敏(S.M.Se) 中译本序 1998年春,施敏教授应北京大学做电所所长王阳元教授的邀请,来北京参 加北京大些一百周年校庆,带来了刚刚止版的“ModernSemiconductorDevice Physics"(S.M.SE,Johnwiley&Sons,In.,1998)一书,我们研究小组中的三位 青年博士读到以后,爱不释于,决定把它译成屮文奉戴给读者。 施敏教授写书是很有名的。他写的“Semiconductordevicephysics”(S.M Sze,JohnWiley&Sons,Inc,l969;andseconded.I981)是这一领城的经典著 作,自出版以来,始终被世界各大学作为教科书或教学参考书广泛采用。该书在中 国,1972年就被译成中文(当时大陆的学者并不认识施敏教授,把作者姓名译成史 西蒙)。从此,施敏教授的《半导体器件物理》,如同在世界各大学一样,也成了中国 大学广泛釆用的经典教科书。该书内容辛富、概念清哳、说理透彻,是它如此受到 青陕的原因。二十年来在中国培养出来的半导体器件和微电了学方面的专业人才, 几乎都读过施敏教授的这本书,从中受益匪浅(当然也包括我们研究小组的这三位 博士)。施敏教授的学术成就是很卓著的,他在金属-半导体接触、徼波和光电器件、 亚微米MOSFET技术等领域的研究都作出了开创性的贡献。特别是他发明的非 挥发性半导体存储器,如电可擦除的可编程只读存储器(EEPROM和快习存储器 (FlashMemory),作为关键的存储器件已经广泛地应用到移动通讯、笔记木电脑、 智能C卡、数字相机、便携式电子系统中。施敏教授是北京大学的兼职教授,多次 来北京大学微电子所讲学,他的在学术t能不断创造新思想的学风,在青年学生和 教师(当然也包括我们研究小组的这三位博土)中有着非常好的印象,也激励着他 们去不断地探索 正姒施敏教授所说,这本《现代半导体器件物理是他的《半导体器件物理》 (1981年版)一书的最新补充。着微也子技术的迅速发展,半导体器件的特征尺 寸已进入超深亚微米乃至亚0徽米,在原理、结构和制造「艺方面有许多重大突 破,同时出现了许多新型半导体器件,如量子器件等。《现代半导体器件物理》 书,对近二十年来半导体器件的发展成果,做出了非常成功的总结与提炼,并给出 了国际半导体器件发展的最新进展和动态,因此是半导体器件领域的一本非常优 秀的著作,我相信,它必将会成为大学相关专业的教科书和从事相关领域工作的工 程师的参考书 三位译者中,刘晓彦翻译了第三、、八章,并对全部译穡进行了初审和统稿 贾霖翻译了第 六、八章,康晋锋翻译了第四章和附录。华竟二位译者都比较 中详本序 年轻.知识面还不够豌,文字表述缺少经验,因而在翻译过程中常有力不从心的感 觉,为此,邀请了八位朋友,他们都是各个平导体器件领域的专家,他们分别审阅了 这本书的译稱,提出了许多重要的宝贵意见,为保证译稿的学术水平作出了贡献 为此,我们岁向虞丽生、复建白、孙钟林、王舒民,王子滨,张兴赵宅瑛、黄如教授表 示衷心的感谢。还要感谢中国科学院科学出版基金和科学出版社对这本译著的出 板绐予的资助支持。孙雷陈松涛、刘弋波在文字处理编写素引等方面做了许多 具体的工作也一并表示感谢 译稿不妥之处,敬请批评指正。 韩汝璃 200.年3月于燕园 序 住过去的50年屮,电子工业的长足发展对我们的社会产生了无法佰量的影 响。目前,电子业已成为出界上规模最人的L业,其全球市场份额已经超过了 10040亿美元。半导体器件是电子工业的基础,为满足电子工业的巨大需求,该领 域的发展十分迅速。与比相适应的是,有关半导体器件的文献资料也呈爆炸式增 长,从20世纪5年代的每年仅有几篇文献发表到现在的每年发表文献10000余 篇n 1981年,WileyInterscience出版社出版了《半导体器件物理》第二版。该书对 所有经典半导体器件的物理机制和工作原理傚了全面阐述。此后,又有超过 200篇时半导体器件方面的文献发表。为了使读者能了解这些进展,我们邀请 了一批半导体器件领域巾的世界知名学者求河撰写了本书。书中详细阐述了1981 年以来经典器件新漕强的功能及新型器件的物理概念。需要指出的是,经典器件 的基本物理机制并没有木质的改变,因此,第二版半导体器件份理》中80%的内 容仍然有效。为了使本书篇幅适中,我们将不加推导地直接使用第二版半导体器 件物理》中的结果,也不再重复其中的内容。所以,本书实妳上是第二版《半导体 器件物理》的一个补充。 编写本书的目的是作为应用物理、电机与电子工程、材料科学等领域研究生 的教材,同时也可以作为在半导器件领域里工作的工程师和科学家的参考书使 用。我们已假设读者对第二版《半导体器件物哩》Wiley,1981)中讲述的器件工作 原理有了基本的了解。对那些不熟悉第二版《半导体器件物理》读者,这两本书 可以同时学习。在这种情况下,我们假设读者已经学习过本科生使用的标准的半 导体器件方面的教科书,如《半导体器件:物理与工艺》(Wiley,1985)等。 在本书的写作过程中,我们得到了许多人的支持和帮助。首先,要感谢我们 的学术和T业研究机构的主管们,没有他们的帮助,这本书是不可能写出来的 木书审阅人的建议使我们获益匪浅,这些审阅人是:M,Barnett博士theUniver ityofDelaware),R.J、Beresford教授(Brown[:niversity),R.Rh博士和(F zah博士(Be!Comrnunicationsresearch),C.Y.Chang数投(台湾交通大学), K,Chang教授(TexasA8MUniversitv),L,Larson教授〔t:eUniverstyafcall fornia,Sandiego),M.Masrapasqua博:和K.K.Ng博上(LucentTechnolo gies),B.J.Moon博士(ⅤitesseSemiconductorCorporation),.D.Partain博士 Varianassocia:es),P,P.Ruden教授(theUniversityofminnesota)以及R Trew教授(Casewesternreserv∈University 我们还要感谢N.rdos完生对书槁所倣的技术编辑工作。感谢'.W.Sze天 人准备了附录,P,E.Huang女士、C.C.Chang女土、L.T.Chou女士、H.T Cua女士利A.Y.W.Wog女土!了裳引。我们还要感谢台湾交通大学Spring Foundation提供了基金资助。我还要特别感谢台湾Un:tedMicroelectronicscor prin(MC)提供了UMCChairProfessorship基金,以及香港科技大学的殷 勤招待和香溎大学为书写作提供的良好工作环境。 S.M.Sze(施敏 执笔者简介 P.M.斯夏克(Asbeck) 加州大学圣迭犬分校,电了计篁机「裎系,California,USA B..已菜加(Baliga) 北专罗来纳州立大学功率半导体研究中心,Raleig小,NorthCarolina,USA S.钱德寓斯卡{Chandrasekhar) 朗讯利技,贝尔实验室Crawfordh!笑硷室Ho:mdel,New!erse,USA HI.艾西尔(Eisele) 密歇根大学电气工程和计算机科学系,AnnArbor,Michigan,USA T.A.菲杰尔德利(Fely) 挪威科技大学物理子系,Trondheim, orway M,A.格林(Green 新南威尔士大学光电专业研究中心,Kensington,NewSouthwales,Aus trai司 r.[.哈达德Haddad 密歇板大学电气工程和计算机科学系,AnnArbor,Michigan,USA S.J.希菜尼斯(Hillenius) 朗讯科技贝尔实验室,Murrayhil,NewJersey,UsA 李(Lee 贝尔讯中心光技术研究中心,R:dbank,NewJersey,USA S.卢菜伊(Luryi) 纽约外立大学石溪分校申子工程系,S:onybrook,Newyork,1SA M.S,舒尔(shur) Rensselaer理工学院电气,计算机和系统工程系,Toy,Newyork,USA 施敏(S.M.Sze) 台湾交邐大学电子工程系,新竹,中国台湾 A.扎拉维斯基(Zaslavsky) 布朗大学工程系,Providence,Rhodeisland,USA