Polarization Effects in Semiconductors: From Ab InitioTheory to Device Applications

اثرات پلاریزاسیون در نیمه هادی ها: از نظریه Ab Initio تا کاربردهای دستگاه آخرین درک از فیزیک حالت جامد، مفاهیم الکترونیکی و کاربردهای عملی شارژ قطبش خود به خود یا پیرو الکتریک منحصر به فرد را ارائه می دهد. از نیمه هادی های ترکیبی wurtzite، و اثرات پیزوالکتریک مرتبط در ساختارهای ناهمسان لایه نازک کشیده شده این ساختارهای ناهمسان در حسگرهای نیمه هادی بر اساس شکاف پهن باند، علاوه بر دستگاه های نیمه هادی الکترونیکی و نوری-الکترونیک مختلف استفاده می شود.

این کتاب تئوری اب از ابتدا قطبش در مکعب و مکعب را پوشش می دهد. نیمه هادی های شش ضلعی، رشد لایه نازک GaN، GaN/AlGaN GaAlN/AlGaInN، و سایر نیتریدها، و ساختارهای ناهمسان SiC. این مقاله در مورد اثرات پلاریزاسیون خود به خود و پیزوالکتریک بر نمودارهای نواری و خواص الکترونیکی ناهمساختارهای ناگهانی و دارای درجه بندی ترکیبی، توصیف الکترونیکی توزیع بار ناشی از قطبش توسط طیف‌سنجی‌های پروب روبشی، و عوامل گیج و اثرات کرنش بحث می‌کند. علاوه بر این، پلاریزاسیون در عیوب توسعه یافته، مهندسی کرنش/شارژ پیزوالکتریک، و کاربرد در طراحی و پردازش دستگاه پوشش داده شده است. اثرات پلاریزاسیون بر خواص اصلی انتقال الکترون، و بر روی انتقال‌های نوری اساسی شرح داده شده‌اند. نقش مهم پلاریزاسیون در دستگاه‌هایی مانند ترانزیستورهای با تحرک الکترون بالا (HEMT) و دیودهای ساطع نور (LED) پوشش داده شده است.

فصل ها توسط اساتید و محققان رشته های فیزیک، فیزیک کاربردی و مهندسی برق نوشته شده است که به مدت 5 سال تحت عنوان "اثرات قطبش در نیمه هادی ها" DOD کار کرده اند. ابتکار تحقیقات دانشگاه چند رشته ای را تامین مالی کرد. این کتاب مورد توجه دانشجویان فارغ التحصیل و محققین شاغل در زمینه فیزیک نیمه هادی های پهن باند و کاربردهای دستگاه آنها خواهد بود. همچنین برای مهندسان مجرب در زمینه تحقیق و توسعه دستگاه نیمه هادی با شکاف گسترده مفید خواهد بود.

Polarization Effects in Semiconductors: From Ab Initio Theory to Device Applications presents the latest understanding of the solid state physics, electronic implications and practical applications of the unique spontaneous or pyro-electric polarization charge of wurtzite compound semiconductors, and associated piezo-electric effects in strained thin film heterostructures. These heterostructures are used in wide band gap semiconductor based sensors, in addition to various electronic and opto-electronic semiconductor devices.

The book covers the ab initio theory of polarization in cubic and hexagonal semiconductors, growth of thin film GaN, GaN/AlGaN GaAlN/ AlGaInN, and other nitrides, and SiC heterostructures. It discusses the effects of spontaneous and piezoelectric polarization on band diagrams and electronic properties of abrupt and compositionally graded heterostructures, electronic characterization of polarization-induced charge distributions by scanning-probe spectroscopies, and gauge factors and strain effects. In addition, polarization in extended defects, piezo-electric strain/charge engineering, and application to device design and processing are covered. The effects of polarization on the fundamental electron transport properties, and on the basic optical transitions are described. The crucial role of polarization in devices such as high electron mobility transistors (HEMTs) and light-emitting diodes (LEDs) is covered.

The chapters are authored by professors and researchers in the fields of physics, applied physics and electrical engineering, who worked for 5 years under the "Polarization Effects in Semiconductors" DOD funded Multi Disciplinary University Research Initiative. This book will be of interest to graduate students and researchers working in the field of wide-bandgap semiconductor physics and their device applications. It will also be useful for practicing engineers in the field of wide-bandgap semiconductor device research and development.