窄禁带半导体物理学

窄禁带半导体物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学出版社
作者:褚君浩
出品人:
页数:934
译者:
出版时间:2005-4
价格:120.00元
装帧:精裝本
isbn号码:9787030144140
丛书系列:
图书标签:
  • 半导体
  • 物理学
  • 半导体物理
  • 窄禁带半导体
  • 材料科学
  • 凝聚态物理
  • 电子学
  • 光电子学
  • 半导体器件
  • 物理学
  • 纳米材料
  • 薄膜技术
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具体描述

《窄禁带半导体物理学》主要讨论窄禁带半导体的基本物理性质,包括晶体生长,能带结构,光学性质,晶格振动,自由载流子的激发、运输和复合,杂质缺陷,表面界面,二维电子气,超晶格和量子阱,器件物理和应用等方面的基本物理现象、效应和规律以及近年来的主要研究进展。在窄禁带半导体物理研究过程中建立的新型实验方法及器件应用也在书中有所介绍。

晶体材料科学中的前沿探索:超晶格结构与低维系统物理 图书简介 本书深入探讨了当前凝聚态物理和材料科学领域中极具活力和应用前景的分支——晶体材料的超晶格结构(Superlattices)与低维物理系统。全书以严谨的理论推导和前沿的实验进展为基础,系统梳理了从二维材料到零维量子点的物理特性、制备技术及其在光电器件、信息存储和新能源领域的潜在应用。本书旨在为从事相关领域研究的学者、高年级本科生及研究生提供一份全面而深入的参考资料。 第一部分:周期性势场与能带工程的理论基石 本书首先回顾了晶体物理学的基本原理,特别是周期性势场对电子能带结构的影响。在此基础上,我们将重点引入超晶格(SL)的概念。超晶格是通过在晶体中周期性地交替生长两种或多种不同材料而形成的人工周期性势场结构。这种周期性势场打破了块体材料的连续能带结构,形成了超晶格布洛赫波(Superlattice Bloch Waves)和超晶格能带(Minibands)。 我们将详细分析Kronig-Penney模型在描述超晶格中的电子传输现象中的局限性与适用性,并引入更精确的Koster-Slater方程和转移矩阵法(Transfer Matrix Method)来计算和预测超晶格的能带结构、电子有效质量以及量子隧穿效应。特别关注能带工程(Bandgap Engineering):通过精确调控组成材料的带隙差异、超晶格周期(超晶格常数)以及势垒/势阱的厚度比,可以实现对电子和空穴能级的定制化设计,这是实现特定光电器件功能的核心。 第二部分:低维量子结构的独特物理现象 本书的第二部分将目光聚焦于空间维度被限制在三维以下的新型量子结构,即低维系统。 二维材料(2D Materials):以石墨烯(Graphene)为代表的单原子层材料,由于其独特的狄拉克锥能带结构和极高的载流子迁移率,引发了物理学界的革命。本书将深入探讨二维材料的电子输运特性,包括量子霍尔效应、表面声子散射机制以及它们在范德华异质结(vdW Heterostructures)中的堆叠效应。我们讨论了过渡金属硫族化合物(TMDs,如 $ ext{MoS}_2, ext{WSe}_2$)的本征光电特性,特别是其从间接带隙到直接带隙的转变机制,以及在发光器件中的应用潜力。 一维结构(1D Structures):主要涉及量子线(Quantum Wires)和碳纳米管(Carbon Nanotubes)。我们将分析在纳米尺度下,电子的一维量子尺寸效应如何显著改变其能级分离和光学响应。对于碳纳米管,重点讨论其金属性与半导体性的判别标准(手性指数)及其在场效应晶体管(FETs)中的应用挑战。 零维结构(0D Structures):量子点(Quantum Dots, QDs)是实现量子限域效应(Quantum Confinement Effect)最典型的系统。本书将详细阐述如何利用有效质量近似(Effective Mass Approximation)和无限深势阱模型来计算量子点的能级分裂,理解其尺寸依赖性发光的物理本质。我们还将讨论钙钛矿量子点(Perovskite QDs)在光稳定性、高发光效率方面的最新进展及其在显示技术中的前景。 第三部分:先进材料制备与表征技术 理论预测的实现依赖于精确的材料合成手段。本部分将详细介绍超晶格和低维材料的几种关键制备技术: 1. 分子束外延(MBE)与化学气相沉积(CVD):详细解析这些技术在控制原子级厚度和界面质量上的优势与挑战。特别关注MBE中实时监测反射高能电子衍射(RHEED)在生长过程中对晶体质量的反馈控制作用。 2. 范德华外延(vdW Epitaxy):探索如何利用弱相互作用的表面来构建具有不同晶格常数和取向的异质结构,这是实现扭曲电子学(Twisted Electronics)的基础。 3. 表征技术:介绍如何利用透射电子显微镜(TEM)的高分辨率成像来确认超晶格的周期性结构和界面形貌;利用X射线衍射(XRD)测量晶格常数的微小变化;以及利用光致发光(PL)光谱和拉曼光谱来验证能带结构和晶格振动模式的变化。 第四部分:低维和超晶格结构的应用物理 本书的最终部分将理论与实际应用相结合,探讨这些新型结构在关键技术领域中的突破: 光电器件:介绍基于超晶格的量子阱激光器(Quantum Well Lasers)和调制型电吸收器(M-EAMs)如何通过能带工程实现更高的效率和更快的调制速度。讨论二维材料在超薄太阳能电池中的潜力,以及量子点在下一代QLED显示器中的色彩纯度优势。 自旋电子学与拓扑材料:探讨在低维系统中,由于强自旋-轨道耦合,如何产生新的拓扑保护的电子态。例如,在具有强对称性破缺的二维材料中探索量子自旋霍尔效应。 非线性光学响应:分析由于量子限域效应和强界面相互作用,超晶格和量子点表现出的增强的二次谐波产生(SHG)和高阶非线性效应,以及其在光信息处理中的应用。 本书力求在理论深度与前沿广度之间取得平衡,为读者理解和掌握晶体材料周期性结构和维度限制对电子、光子行为的深刻影响提供坚实的知识体系。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我对《窄禁带半导体物理学》这本书的期待,更多地集中在其对未来科技发展的前瞻性。随着科技的飞速进步,我们对材料性能的要求也越来越高。窄禁带半导体,由于其独特的能带结构,能够在红外波段实现高效的吸收和发射,这对于热成像、夜视、以及天体观测等领域至关重要。我渴望了解书中是如何阐述这些材料的载流子输运机制,以及在强电场或磁场下可能出现的非线性效应。书中关于量子点、量子线以及二维材料(如石墨烯的衍生物)的讨论,如果能够涉及到它们如何被制备成窄禁带半导体,并实现独特的量子相干性,那将是极其吸引人的。我希望书中能够提供一些关于这些材料在器件制造过程中的关键步骤和挑战,例如表面钝化、接触电阻的降低以及热管理等,这些都是将实验室研究转化为实际产品的关键环节。

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拿到《窄禁带半导体物理学》这本书,我首先被它的专业性和系统性所吸引。我一直以来都对半导体物理有着浓厚的兴趣,特别是那些能够实现更高效、更灵敏的电子和光电器件的材料。窄禁带半导体,顾名思义,就是其导带底和价带顶之间的能量差(禁带宽度)相对较小,这使得电子更容易被激发,从而表现出一些独特的电学和光学特性。我非常期待书中能够详细讲解这些材料是如何形成的,以及它们在原子层面的电子排布和相互作用是如何影响其宏观性能的。例如,我设想书中会深入探讨狄拉克方程在描述这些材料电子行为中的作用,以及相对论效应在这种材料中扮演的关键角色。对于量子霍尔效应、自旋相关的现象以及拓扑物态等前沿概念,我也希望能够在这本书中找到清晰的解释和理论基础。如果书中还能提供一些关于材料生长技术,如分子束外延(MBE)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)等,如何精确控制材料的禁带宽度和晶体结构的信息,那就更棒了,因为这些技术是实现高性能窄禁带半导体器件的关键。

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《窄禁带半导体物理学》这本书的标题立刻就引起了我的共鸣,因为我一直在关注那些能够突破传统半导体性能瓶颈的材料。窄禁带半导体,如HgCdTe(汞镉碲)和InSb(锑化铟),由于其较小的禁带宽度,在红外探测、高速电子器件和霍尔效应传感器等领域展现出巨大的潜力。我非常期待书中能够深入阐述这些材料的晶体结构、电子能带理论以及量子力学原理是如何相互关联,从而决定它们的电学和光学特性。特别是对于二元、三元甚至四元化合物半导体,如何精确控制其组分和晶体质量,以实现所需的禁带宽度和载流子迁移率,是我非常想学习的知识。书中对量子限域效应、表面态、界面效应以及载流子输运机制的详细分析,也让我充满了期待。我希望能够通过阅读这本书,理解这些复杂的物理现象,并能将其与实际的器件设计和性能优化联系起来。

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我对《窄禁带半导体物理学》的兴趣,很大程度上源于对下一代电子和光电子技术的探索。我们生活中许多先进的设备,如高性能的红外相机、快速的光通信系统,以及未来可能的量子计算机,都离不开对半导体材料性能的极致追求。窄禁带半导体正是满足这些需求的关键材料之一。我迫切希望了解这些材料的能带结构是如何设计的,以及如何通过掺杂、应力等手段来精确调控它们的导电性和光学响应。书中关于能带工程的详细介绍,以及如何利用布里渊区中的特殊点(如Γ点、L点)的电子行为来设计具有特定功能的器件,是我非常关注的重点。此外,我对于如何表征这些材料的物理性质,例如如何通过光致发光、拉曼散射、肖特基探测等方法来测量它们的禁带宽度、载流子迁移率和缺陷密度,也非常感兴趣。如果书中能够提供一些关于这些实验技术的原理和应用案例,那我将受益匪浅,这有助于我更好地理解理论知识的实际应用。

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《窄禁带半导体物理学》这本书的吸引力在于它深入探讨了半导体领域一个至关重要的分支。窄禁带半导体,因其特殊的能带结构,在许多高端应用领域,如高性能红外探测、太赫兹技术以及量子信息处理中,都扮演着核心角色。我非常期待书中能够系统地介绍各种窄禁带半导体材料的合成方法,例如从液相外延到固相外延,以及这些方法对材料质量和性能的影响。书中对于复杂能带色散关系、自旋轨道耦合效应以及自旋电子学在这些材料中的应用,我也充满了好奇。我希望能够通过这本书,理解如何在原子层面精确地控制材料的能带结构,从而实现对电子和光子的精确操控,进而设计出更高效、更具创新性的功能器件。

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《窄禁带半导体物理学》这本书的名字本身就传递出一种深度和专业性。我一直对半导体材料的能带理论着迷,特别是那些能够展现出非凡电学和光学性质的材料。窄禁带半导体,由于其较小的禁带宽度,在许多应用领域,如红外探测、高速晶体管以及传感器等,都发挥着至关重要的作用。我非常期待书中能够详细阐述这些材料的电子结构,例如它们在布里渊区中的能带演化,以及载流子的输运机制。书中对于合金半导体的晶格失配、应变效应以及界面质量对能带结构和载流子行为的影响,我也非常感兴趣。如果书中还能提供一些关于如何利用机器学习或第一性原理计算来预测和设计新型窄禁带半导体材料的实例,那将是我非常乐于学习的内容,因为这代表了材料科学研究的未来方向。

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我选择阅读《窄禁带半导体物理学》,是因为我对下一代高性能光电器件有着强烈的求知欲。窄禁带半导体,尤其是那些在红外光区域具有优异响应的材料,是构建高效红外探测器、激光器以及光电探测器阵列的关键。我非常期待书中能够详细介绍这些材料的载流子动力学,例如载流子的散射机制、复合过程以及它们在不同器件结构中的输运行为。书中对量子囚禁效应对能带结构的影响,以及如何通过巧妙的器件设计来利用这些效应,实现更高灵敏度和更快响应速度的器件,是我非常期待的。此外,如果书中能提及一些关于量子点红外光电探测器(QDIPs)或者能量过滤型红外探测器(EFIPs)等基于窄禁带半导体材料的创新器件,并分析其工作原理和性能优势,那将是对我研究方向非常有价值的参考。

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《窄禁带半导体物理学》这本书,我之前听朋友提起过,他们都说对理解很多现代电子设备的工作原理很有帮助,特别是那些需要处理微弱信号或者在复杂环境中工作的器件。我一直对半导体材料的奇妙世界充满好奇,尤其是当材料的能带结构发生变化时,会带来怎样令人惊叹的性能。这本书的标题就抓住了我的注意力,因为它暗示了半导体领域一个非常重要且有深度的研究方向。我设想其中会详细介绍不同类型的窄禁带半导体材料,比如锑化铟(InSb)、砷化铟镓(InGaAs)等等,它们独特的电子结构是如何形成的,以及这些结构如何赋予它们特殊的电学和光学性质。我特别期待了解它们在红外探测、高速电子学以及量子计算等前沿领域的应用潜力,这些都是当前科技发展中非常热门且具有挑战性的领域。书中对于能带理论的深入剖析,以及如何通过材料设计和制备工艺来调控这些能带结构,是我非常想学习的部分。我希望这本书能够循序渐进地引导我理解这些复杂的概念,从基础的量子力学原理出发,逐步深入到窄禁带半导体的具体物理现象和器件应用,最终能够让我对这一领域有一个系统而全面的认识。

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我选择《窄禁带半导体物理学》这本书,是因为我一直在探索能够突破当前电子设备性能瓶颈的材料。窄禁带半导体,凭借其较低的导带-价带能量差,能够对低能量的光子或电子产生响应,这使得它们在红外探测、热成像以及低功耗电子学方面具有得天独厚的优势。我非常期待书中能够深入解析这些材料的载流子特性,包括其有效质量、迁移率以及散射机制,这些参数直接决定了器件的性能。我特别关注书中关于量子阱、量子线和量子点等低维结构在窄禁带半导体中的应用,以及如何通过尺寸效应来调控其能带结构和光学性质。如果书中还能对表面态、界面态以及杂质效应对窄禁带半导体性能的影响进行详细阐述,那将是对我理解材料特性和优化器件设计非常有帮助的。

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《窄禁带半导体物理学》这本书,从它的标题就能感受到其在半导体材料科学领域的重要地位。窄禁带半导体,往往伴随着较高的载流子迁移率和对红外光敏感的特性,这使得它们在许多前沿技术中扮演着不可或缺的角色。我非常希望书中能够深入剖析不同种类窄禁带半导体的形成机理,例如合金半导体是如何通过调整组分来精确控制禁带宽度的。我尤其关注书中对于狄拉克锥、外尔点等拓扑电子学概念在窄禁带半导体中的体现,以及这些概念如何引发现象级的物理研究。如果书中还能够涵盖如何利用超晶格结构来调控能带,并设计出具有特定功能的量子器件,那将极大地满足我对新颖物理现象和应用场景的探索欲望。我期待书中能够提供清晰的理论框架,并辅以丰富的实验数据和案例分析,帮助我理解这些复杂概念。

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尼瑪… 整整一千頁的公式啊。

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