Física del Estado Solido y de Semiconductores

Prólogo......Page 5
1.1 Concepto de estado "sólido"......Page 12
1.2 Celdas unitarias y redes de Bravais......Page 13
1.3 Algunas estructuras cristalinas simples......Page 17
1.4 Planos cristalinos e índices de Miller......Page 22
1.5 Espaciamiento de los planos en las redes cristalinas......Page 24
1.6 Clasificación general de los cristales......Page 26
2.1 Introducción......Page 30
2.2 Física de la difracción de los rayos X: las ecuaciones de Von Laue......Page 33
2.3 Factor de dispersión atómica......Page 36
2.4 Factor geométrico de la estructura......Page 39
2.5 La red recíproca......Page 42
2.6 La condición de Bragg en función de la red recíproca......Page 46
3.1 Vibraciones elásticas de medios continuos......Page 49
3.2 Velocidad de grupo de trenes de ondas armónicas......Page 51
3.3 Movimiento ondulatorio en redes atómicas unidimensionales......Page 53
3.4 Estructuras diatómicas unidimensionales......Page 60
3.5 Región de frecuencia prohibida......Page 63
3.6 Excitación óptica de vibraciones reticulares en cristales iónicos......Page 65
3.7 Energía de enlace de estructuras cristalinas iónicas......Page 67
4.2 Radiación del cuerpo negro......Page 76
4.3 Efecto fotoeléctrico......Page 78
4.4 Calor específico de los sólidos......Page 80
4.5 El átomo de Bohr......Page 81
4.7 Mecánica ondulatoria......Page 84
4.8 Dependencia del tiempo de la función de onda......Page 88
4.9 La partícula libre y el principio de incertidumbre......Page 91
4.10 Una partícula en un pozo de potencial unidimensional e infinitamente profundo......Page 97
4.11 Una partícula en un pozo unidimensional de profundidad finita......Page 100
4.12 El oscilador armónico unidimensional......Page 108
4.13 Oetogonalidad de las funciones propias y la superposición de estados......Page 116
4.14 Valores esperados y números cuánticos......Page 120
4.15 El átomo de hidrógeno......Page 125
4.16 El espín electrónico, el principio de exclusión de Pauli y el sistema periódico......Page 138
5.1 Introducción......Page 143
5.2 La función de distribución y la densidad de los estados......Page 144
5.3 La distribución Maxwell-Boltzmann......Page 149
5.4 La estadística de Maxwell-Boltzmann para un gas ideal......Page 157
5.5 Estadística de Fermi-Dirac......Page 164
5.6 La distribución Bose-Einstein......Page 172
6.1 Cálculos clásicos del calor específico reticular......Page 176
6.2 Teoría de Einstein sobre el calor específico......Page 178
6.3 Teoría de Debye sobre el calor específico......Page 181
6.4 El fonón......Page 187
6.5 Expansión térmica de los sólidos......Page 188
6.6 Conductividad térmica reticular de los sólidos......Page 190
7.1 Introducción......Page 197
7.2 La ecuación de Boltzmann y la trayectoria libre media......Page 198
7.3 Conductividad eléctrica de un gas de electrones libres......Page 203
7.4 Conductividad térmica y efectos termoeléctricos en sistemas de electrones libres......Page 209
7.5 Procesos de dispersión......Page 213
7.6 El efecto de Hall y otros efectos galvanomagnéticos......Page 216
7.7 Capacidad térmica de sistemas de electrones libres......Page 219
8.1 Introducción......Page 225
8.2 El teorema de Bloch......Page 226
8.3 El modelo de Kronig-Penney de un cristal infinito unidimensional......Page 229
8.4 Cantidad de movimiento del cristal y masa efectiva......Page 234
8.5 Representación de zona reducida; electrones y huecos......Page 237
8.6 La aproximación del electrón libre......Page 242
8.7 La aproximación del enlace firme......Page 249
8.8 Dinámica del electrón en estructuras bidimensionales y tridimensionales; superficies de energía constante y zonas de Brillouin......Page 254
8.9 Aisladores, semiconductores y metales......Page 263
8.10 Densidad de la función de estados y cambios de fase en aleaciones binarias......Page 267
9.1 Semiconductores......Page 274
9.2 Semiconductores intrínsecos y semiconductores con impurezas......Page 277
9.3 Estadística de huecos y electrones — El caso del semiconductor intrínseco......Page 281
9.4 Energía de ionización de centros de impurezas......Page 285
9.5 Estadísticas de los semiconductores con impurezas......Page 288
9.6 El caso de la ionización incompleta de niveles de impureza (Temperatura muy baja......Page 293
9.7 Conductividad......Page 295
9.8 El efecto de Hall y la magnetorresistencia......Page 299
9.9 Resonancia de ciclotrón y superficies elipsoidales de energía......Page 309
9.10 Densidad de estados, conductividad y efecto de Hall con superficies complejas de energía......Page 320
9.11 Mecanismos de dispersión y movilidad de los portadores de carga......Page 328
10.1 Introducción......Page 340
10.2 Comportamiento de transporte de los portadores excedentes; las ecuaciones de continuidad......Page 341
10.3 Algunas soluciones particulares de la ecuación de continuidad......Page 354
10.4 Movilidad de arrastre y el experimento de Haynes-Shockley......Page 364
10.5 Recombinación superficial y condiciones de frontera superficiales......Page 367
10.6 Fotoconductividad de estado estacionario......Page 372
10.7 Fotoconductividad transitoria; tiempo de vida de los portadores en excedentes......Page 376
10.8 Mecanismos de recombinación; la teoría de recombinación de Shockley-Read......Page 383
11.1 Preparación de los materiales semiconductores de alto grado de pureza......Page 393
11.2 Crecimiento de muestras monocristalinas......Page 399
11.3 Medición de la resistividad volumétrica......Page 401
11.4 Medición del contenido de impurezas y la movilidad mediante el efecto de Hall......Page 403
11.5 Medición del tiempo de vida de los portadores excedentes......Page 404
11.6 Dislocaciones y otras imperfecciones......Page 405
12.1 La unión p-n......Page 412
12.2 El potencial de contacto interno de equilibrio......Page 415
12.3 Potenciales y campos en las cercanías de una unión p-n......Page 417
12.4 Modelo matemático simplificado de la unión p-n abrupta......Page 420
12.5 Capacitancia de unión; determinación del potencial interno......Page 426
13.1 Teoría del rectificador de unión p-n......Page 430
13.2 Corrientes y campos en los rectificadores de unión p-n......Page 438
13.3 Rectificadores de unión de tamaño finito; efectos de superficies y terminales óhmicas......Page 443
13.4 Mecanismos físicos de ruptura en las uniones p-n......Page 447
13.5 Técnicas de fabricación de la unión p-n......Page 451
13.6 Transistores de unión p-n-p- y n-p-n......Page 454
14.1 Uniones p-n a densidades altas de comente......Page 469
14.2 El análisis del rectificador p⁺-i-n⁺ a niveles altos de corriente......Page 471
14.3 Rectificadores p-i-n; la caída de voltaje en sentido directo como una función de la temperatura......Page 480
15.1 El efecto fotovoltaico p-n y las celdas fotovoltaicas de unión p-n......Page 485
15.2 Otros dispositivos sensibles a la luz; fototransistores, detectores de partículas y detectores infrarrojos......Page 492
15.3 Rectificadores controlados p-n-p-n......Page 493
15.4 Diodos túnel......Page 496
15.5 Transistores de efecto de campo o unipolares......Page 499
16.1 Contactos metal-semiconductor en equilibrio......Page 502
16.2 Rectificación por contacto metal-semiconductor......Page 506
16.3 Estados superficiales y rectificación independiente de las funciones de trabajo......Page 509
16.4 Potencial, campo y carga en la capa superficial de un semiconductor......Page 513
16.5 Conductividad superficial, efecto de campo y movilidad superficial; propiedades de superficies de semiconductores reales......Page 520
Apéndice A La función delta de Dirac......Page 524
Apéndice B Análisis tensorial......Page 526
Indice de nombres......Page 529
Indice de temas......Page 531