The Physics of Semiconductors
Brennan
The Physics of Semiconductors
Von K.F. Brennan.
Cambridge University Press, Cambridge, 1999. XIII + 762 S., paperback,£ 32.50.
ISBN 0-521-59662-9
Das Buch wendet sich laut Vorwort bevorzugt an Studierende der Ingenieurwissenschaften und behandelt die Funktionsweise moderner Halbleiterbauelemente, die häufig auf quantenmechanischen Effekten beruhen, z.B. in Quantentrogstrukturen.
Da Ingenieurstudenten im Allgemeinen keine Erfahrung mit Quantenmechanik haben, beinhaltet die erste Hälfte des Buches eine Einführung in die Quantenmechanik und angrenzende Gebiete. So werden das Wasserstoffatom, der harmonische Oszillator und der Potentialtopf behandelt. Letzterer ist natürlich für das Verständnis von Quantenfilmen wichtig. Weiter wird auf Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtsstatistik eingegangen, z.B. mit Vorstellung der Boltzmann-Gleichung und der Verteilungsfunktionen.
Über Mehrelektronensysteme steigt der Autor dann in die Festkörperphysik ein. Dabei werden im Wesentlichen die Elektronen- (und Löcher-)Zustände und kurz die Phononen eingeführt. Die letzten fünf (von insgesamt vierzehn) Kapitel sind dem eigentlichen (Unter-)thema des Buches gewidmet, nämlich der Generations- und Rekombinationsdynamik von Ladungsträgern in Halbleitern, dem pn- und Metall-Halbleiterübergang, oder Lichtdetektoren und Emittern. Zum Abschluss werden die Feld effekttransistoren in ihren verschiedenen Ausführungsformen ziemlich ausführlich dargestellt.
Die langen einleitenden Teile sind für Ingenieurstudenten vermutlich unerlässlich, Physikstudenten sollten die Grundlagen der Quantenmechanik bereits kennen, wenn sie sich Spezialfragen aus der Halbleiterphysik zuwenden, sodass für sie die einleitenden Kapitel eher als eine (zu ausführlich geratene) Wiederholung dienen.
Die Darstellung der Bauelemente selbst (und auch der einleitenden Kapitel) ist klar, übersichtlich und logisch, die Auswahl der behandelten Bauelemente etwas willkürlich und durch das Arbeitsgebiet des Autors bestimmt. So werden Bipolartransistoren nur ganz kurz behandelt.
Der Autor verwendet erfreulicherweise das internationale Einheitensystem. Die Abbildungen sind übersichtlich und illustrativ. Natürlich sind auch die in keinem Buch vermeidbaren Fehler zu finden. So ist die Wellenfunktion in Fig. 2.1.4 falsch (die Halbwellen haben alle die gleiche Wellenlänge im unendlichen Potentialtopf). Die um k=0 parabolischen Dispersionskurven neigen in den Skizzen dazu, beim Scheitelpunkt einen Knick zu haben (z.B. Fig. 5.5.1-3 oder der optische Phononast in Fig. 9.1.5).
Insgesamt kann das Buch für Studierende der Ingenieurwissenschaften, die sich mit den behandelten Bauelementen befassen wollen und noch keine Grundlagen der Quantenmechanik haben, sehr empfohlen werden. Für Studierende der Physik mit Interesse an Bauelementen sind die letzten Kapitel ebenfalls sehr empfehlenswert, die ersten Kapitel sind dann als mehr oder weniger erwünschte Wiederholung zu sehen.
Prof. Dr. Claus F. Klingshirn, Institut für Angewandte Physik, Universität Karlsruhe
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