本书系统扼要地介绍了从20世纪70年代直到近年来国内外关于半导体中氢的研究成果。内容涵盖从半导体中氢原子与氢分子的红外或拉曼光谱测定和氢致缺陷形成机理研究，到半导体中氢的基本性质和重要效应。后者包括含氢复合物，杂质与缺陷的钝化，氢引起半导体的表面金属化或磁性以及导电性的改变；特别是关于半导体中氢能级排队和化学键重要概念，以及氢在半导体表面重构中的作用等近年来新的研究进展，能使读者从电子层面深入地理解氢对材料的电子和结构性质具有强烈的和重要的影响。本书涉及很多具有应用价值的新型功能电子材料的研究成果。
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前言
第一篇 半导体中氢的鉴别及氢致缺陷
第1章 氢气区溶硅单晶中硅氢键的红外吸收光谱 3
1.1 FZ c-Si:H样品红外吸收谱的首次实验测定 3
1.2 FZ c-Si:H红外吸收谱全谱段的测量 6
1.3 氢气区溶硅单晶红外吸收谱的鉴别 8
1.4 2210cm-1和1949(1946)cm-1峰的微观模型 15
第2章 氢气区溶硅单晶中的氢致缺陷 17
2.1 氢致“雪花”缺陷 17
2.2 硅单晶中氢致缺陷的形成机制 19
2.3 硅中氢的电子结构的分子轨道方法处理 22
2.3.1 硅晶格中Si—H键单元的轨道 22
2.3.2 Si—H振动与红外辐射之间的耦合 24
2.3.3 硅中氢的某些电子性质及与实验比较 24
第3章 硅单晶中氢沉淀物的X射线衍射动力学理论和实验研究 27
3.1 硅中氢沉淀物的X射线截面形貌 28
3.1.1 中等温度热处理的氢气区溶硅单晶的X射线截面形貌 28
3.1.2 球状应变中心X射线形貌衬度的特征 29
3.2 硅中球状应变中心的衍射动力学理论模拟 31
3.2.1 球状应变中心的应变场的模型 31
3.2.2 拍摄氢沉淀物截面形貌图像的衍射几何 32
3.3 衍射图的形态与缺陷的关系 32
3.3.1 图像随晶体厚度的变化 32
3.3.2 图像随缺陷应变场大小的变化 33
3.3.3 图像随形变符号的变化 34
3.3.4 图像随缺陷在常数深度下横贯鲍曼扇不同位置的变化 35
3.3.5 图像随缺陷深度的变化 36
3.4 与实验的比较 37
3.5 关于晶体中球状应变中心形貌理论模拟的经验与结论 38
第4章 硅单晶中早期氢致缺陷的X射线统计动力学衍射理论和实验研究 41
4.1 低温热处理的氢气区溶硅单晶的高能同步辐射截面形貌 41
4.2 X射线统计动力学衍射理论和模型 43
4.3 单晶硅的高能同步辐射截面形貌图及其强度分布的模拟 47
4.4 同步辐射形貌结合静态德拜-沃勒因子分析导出的结论 55
第5章 半导体中的分子氢及相关缺陷 56
5.1 晶体硅中氢分子振动的Raman谱观察 56
5.2 晶体硅中氢分子的形成 57
5.3 经历氢化后硅的Raman谱的一般特征 58
5.4 硅单晶中被捕捉在空洞中的氢分子 59
5.5 硅单晶中四面体间隙位的氢分子 60
第一篇参考文献 62
第二篇 半导体中氢的基本性质
第6章 结晶半导体中的孤立间隙氢 67
6.1 半导体中杂质的理论技术 67
6.2 点阵中氢和μ子素的位置 69
6.3 电子结构 70
第7章 半导体中的含氢复合物 73
7.1 氢与硅悬键的相互作用 73
7.2 硅中氢-深级缺陷复合物 73
7.3 硅中氢-浅级缺陷复合物 74
第8章 Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族半导体中氢的性质 76
8.1 GaAs中的C-H复合物 76
8.2 GaN中的Mg-H复合物 77
第9章 半导体中氢的电子性质和能级 79
9.1 氢的形成能与电子跃迁能级 79
9.2 氢能级排队 82
9.3 氢的光电化学性质 84
9.4 普适能级 85
9.4.1 “通常”半导体和显著阳离子-阴离子失配半导体 85
9.4.2 氢的行为由其能级与母体能带结构的关系所决定 86
9.5 晶体硅中氢分子的能带结构和能级 86
第10章 半导体中氢的化学键及其对材料性质的影响 88
10.1 氢多中心键 89
10.2 ZnO和TiO2中的氢相关缺陷 90
10.3 InN中非故意导电性的起源 92
10.4 SnO2中电导率的起源 93
10.5 分子间氢键有机半导体 94
第二篇参考文献 97
第三篇 半导体中氢的重要效应及相关应用
第11章 氢与半导体中其他杂质和缺陷的相互关系 101
11.1 氢与点缺陷的相互作用 101
11.2 硅中氢与位错的相互作用 102
11.3 单晶硅中因氢化产生的缺陷 103
11.4 氢离子注入硅中平面缺陷的成核和生长 104
第12章 半导体中电活性杂质和缺陷的中性化 106
12.1 硅中深能级缺陷的中性化 107
12.2 硅中浅级杂质的中性化 108
12.3 Ⅲ-Ⅴ半导体中缺陷和掺杂的中性化 109
12.4 氢中性化与材料的缺陷类型和微结构的相关性 110
第13章 氢致半导体性质改变及其应用 112
13.1 采用调制氢化效应的面内带隙工程 112
13.2 氢致半导体表面金属化 112
13.3 氢致磁性半导体的磁性改变 117
13.3.1 磁性半导体Mn1-xGaxAs 117
13.3.2 磁性半导体MnxSi1-X119
第14章 半导体表面的氢 120
14.1 氢与表面结构 120
14.2 半导体碳化硅亚表面氢致纳米隧道开辟 121
14.2.1 ab initio模拟建立的原子结构和电子性质 122
14.2.2 关于纳米隧道的性质及其应用的讨论 124
第15章 氢致半导体和复合氧化物层改性 127
15.1 H/He注入致层改性过程的基本性质 127
15.2 化合物半导体和氧化物材料的层劈裂 129
第三篇参考文献 130
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