Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Robert F. Pierret

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:2002-08-09

价格:USD 55.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780130617927

丛书系列:

图书标签:

• 英文原版
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《固态物理导论：从晶格振动到能带结构》 书籍简介 本书旨在为初学者和希望系统回顾固态物理基础知识的读者提供一个全面、深入且易于理解的入门指南。我们聚焦于理解固体材料的微观结构如何决定其宏观物理性质，特别是电学、热学和磁学特性。本书的叙事逻辑遵循从最基本的晶体结构和原子相互作用出发，逐步过渡到量子力学在固体中的应用，最终阐明电子在周期性势场中的行为。 第一部分：晶体结构与晶格动力学 本部分奠定了固态物理的几何基础。我们从宏观的晶体学概念开始，详细讨论了理想晶体的周期性、布拉维点阵、晶胞的概念，以及密堆积结构（如面心立方和六方最密堆积）的几何特征。随后，我们深入探讨了倒易点阵（Reciprocal Lattice）的数学结构，并解释了布里渊区（Brillouin Zone）在描述电子和声子能谱中的核心作用。倒易点阵的概念并非仅仅是一个数学工具，它是理解衍射现象（如X射线衍射和中子衍射）的物理基础。 重点分析了晶体中的原子振动——即声子（Phonons）。我们首先采用牛顿定律对一维原子链模型进行分析，推导出色散关系 $omega(mathbf{q})$。随后，我们将分析扩展到三维晶格，详细讨论了声学支和光学支声子的存在性及其物理意义。我们清晰区分了声学支的集体振动特性（对应于宏观弹性波）和光学支的相对运动特性（对应于离子晶体的电偶极矩振荡）。晶格振动是理解固体热学性质的关键，因此，本书详细探讨了德拜模型（Debye Model）如何成功地解释比热容在低温下的 $T^3$ 依赖关系，并将其与爱因斯坦模型进行了对比分析。此外，晶格振动与电子之间的耦合——电子-声子相互作用——作为理解电阻率温度依赖性的一个重要机制也被初步介绍。 第二部分：电子的经典与量子描述 在晶体结构确立后，本书的核心转向电子在固体中的行为。我们从一个初步的、基于经典物理的尝试开始：自由电子模型（Drude Model）。该模型成功地解释了金属的电导率和热导率，但它在解释热容时遇到了困难，并且无法解释介电常数等现象。这种局限性自然地引向了量子力学的必要性。 随后，我们引入了电子在周期性势场中的量子力学描述。布洛赫定理（Bloch's Theorem）是本部分的核心。我们详细推导了布洛赫波函数的数学形式，并阐明了这一定理如何将求解无限周期势场中的薛定谔方程转化为求解布里渊区内一个波矢 $mathbf{k}$ 相关的本征值问题。布洛赫定理的物理意义在于，它揭示了电子在晶格中运动的行为模式——它们不再像自由粒子那样运动，而是以一种“被调制”的波的形式传播。 第三部分：能带理论与材料分类 布洛赫定理的直接和最重要的后果是能带结构的形成。我们通过 Kronig-Penney 模型（一个简化的周期性势阱模型）直观地展示了禁带（Forbidden Gaps）是如何出现的。禁带是能量连续谱被周期性势场所分割而产生的间隙，其宽度取决于晶格常数和势阱的深度。 本书详细构建了近自由电子模型（Nearly Free Electron Model），解释了为什么在布里渊区边界处，电子的能量会发生显著的间断和重新划分，从而形成禁带。我们阐释了布里渊区边界处电子波的 Bragg 反射现象，这是形成能带的微观机制。 在此基础上，我们引入了紧束缚模型（Tight-Binding Model），它从原子轨道重叠的角度出发，成功地描述了价带的形成，特别是在半导体和绝缘体中。通过对比近自由电子模型和紧束缚模型，读者可以建立对“电子在晶体中如何运动”的两种互补的图像。 能带结构（Energy Band Structure）的概念是固态物理的基石。本书明确定义了价带（Valence Band）、导带（Conduction Band）和费米能级（Fermi Level）。基于费米能级与能带结构的关系，我们系统地对材料进行了分类： 1. 导体（Metals）：费米能级位于能带之中或导带未完全填满。 2. 绝缘体（Insulators）：价带完全被填满，导带完全为空，且价带顶与导带底之间的能隙（Band Gap）非常大。 3. 半导体（Semiconductors）：结构与绝缘体相似，但能隙较小，使得热激发或掺杂可以使电子跃迁到导带。 第四部分：有效质量、输运性质的初步探讨 为了更方便地描述电子在外部电场或磁场下的动力学行为，本书引入了有效质量（Effective Mass）的概念。我们推导了有效质量张量 $m_{ij}^ = hbar^2 (partial^2 E / partial k_i partial k_j)^{-1}$ 的定义，并解释了它如何反映了电子在特定能带内受晶格影响下的惯性，特别是能带弯曲度越大，有效质量越小。我们分析了在 $E(mathbf{k})$ 关系曲线上不同区域（如抛物线顶部或底部）有效质量的物理差异。 本书在最后部分对输运性质进行了初步的理论铺垫，主要关注电子的运动学描述： 群速度（Group Velocity）：我们明确指出，电子在晶体中的实际传输速度由其波包的群速度 $v_g = frac{1}{hbar} abla_k E(mathbf{k})$ 决定，而非相位速度。 准自由电子的运动方程：在外部电场 $mathbf{E}$ 作用下，电子的运动遵循 $hbar frac{dmathbf{k}}{dt} = -emathbf{E}$，这一方程展示了 $mathbf{k}$ 空间中的准粒子动力学。 本书特色 本书的结构侧重于建立清晰的物理图像和数学推导之间的桥梁。我们避免了对复杂的多体理论和高级半导体器件物理的深入讨论，而是致力于将固态物理的基石——晶格振动、周期性势场和能带结构——解释得透彻。书中穿插了大量的概念性讨论和关键公式的详细推导，帮助读者真正掌握“为什么”而不是仅仅记住“是什么”。本书适合作为物理、材料科学、电子工程本科高年级或研究生阶段的入门教材。

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作为一名初涉半导体研究领域的学生，我一直在寻找一本能够提供全面且深入基础知识的教材。《Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)》这个标题，恰好符合了我对学习内容的要求。我尤其期待书中对半导体材料的晶体结构、能带理论以及载流子输运机制的详细讲解。我希望能够通过这本书，清晰地理解电子和空穴是如何在半导体材料中产生和运动的，以及不同材料的物理性质是如何影响其宏观电学特性的。对于“Advanced”的部分，我寄予厚望，希望能看到书中对PN结、MOSFET、BJT等基本半导体器件的物理模型和工作原理进行深入的剖析，并且能够理解这些器件是如何从基础的半导体物理原理发展而来的。此外，我也期待书中能够触及一些与现代半导体技术发展相关的概念，例如量子效应在微纳器件中的体现，或者新材料在半导体领域的应用前景。我相信，这本书将为我构建一个扎实的理论基础，使我能够更自信地去探索和研究半导体领域的奥秘。

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当我看到《Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)》这个书名时，脑海中立刻浮现出对半导体世界深层奥秘的探索。我长期以来都对电子如何在半导体材料中流动，以及这些流动是如何被精确控制以实现各种功能的感到着迷。这本书的“Fundamentals”部分，我预期会为我提供一个扎实的物理学基础，深入讲解半导体材料的能带结构、载流子统计以及掺杂效应。我非常希望能看到对这些概念的详细推导和物理意义的深入剖析，而不是停留在概念性的描述。而“Advanced”这个词，则让我对书中可能包含的更深层次的内容充满了期待，比如对各种半导体器件（如MOSFET、BJT）的物理模型进行详细的分析，解释它们的工作机制，以及如何通过设计和材料选择来优化器件性能。此外，我希望书中还能触及一些与现代半导体技术相关的议题，比如量子效应在微小器件中的体现，或者新材料在半导体领域的应用前景。这本书的厚度和专业性，无疑表明它是一部值得反复研读的著作，我希望通过它，能够建立起对半导体物理一个更为系统、深刻且全面的认识，为我今后的学习和工作打下坚实的基础。

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我对电子工程领域的每一个进步都充满热情，尤其是那些与半导体技术紧密相关的突破。《Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)》这个书名，立刻吸引了我的注意，因为它承诺了一个深入而全面的学习体验。我非常期待书中对半导体材料特性与器件性能之间关系的详细阐述。例如，当讨论到不同掺杂浓度如何影响材料的导电性和PN结的特性时，我希望能够看到清晰的物理模型和数学推导，从而理解其背后的因果关系。书中对于“Fundamentals”的强调，让我相信它会从最根本的物理原理入手，逐步构建起对半导体世界的理解。而“Advanced”部分，则让我对其中可能包含的更复杂的概念和技术充满了好奇。我希望能看到书中对MOSFET、BJT等经典器件工作原理的深入分析，以及对一些新兴的半导体材料和器件的介绍，例如宽禁带半导体在电力电子领域的应用，或者二维材料在下一代电子器件中的潜力。我相信，通过阅读这本书，我将能够获得对半导体物理更深层次的理解，从而更好地把握当前和未来的电子技术发展趋势。

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我是一位对电子学领域充满好奇的爱好者，一直渴望深入了解那些构成现代科技基石的半导体器件是如何工作的。《Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)》这个书名，让我立刻感受到一股专业而严谨的气息。我期待这本书能够以一种清晰易懂但又不失深度的视角，向我揭示半导体材料的神奇之处。特别是关于载流子（电子和空穴）的产生、复合以及它们在电场作用下的输运过程，我希望能看到详尽的解释和清晰的图示。书中对“Fundamentals”的强调，让我相信它会扎实地从最基本概念讲起，不会跳过任何关键的物理原理。对于“Advanced”部分，我则寄予厚望，希望它能为我打开一扇通往更复杂半导体器件和概念的大门，比如MOSFET的工作原理、PN结的特性，甚至是一些更前沿的半导体物理现象。我更看重的是，这本书能否帮助我建立起一个连贯的知识体系，让我能够将零散的知识点串联起来，形成对半导体世界一个宏观而又微观的理解。我准备好投入时间和精力，去细细品味这本书中的每一页，我相信，这将是一次充满收获的学习旅程。

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我一直对半导体材料的奇妙世界充满了好奇，尤其是它们如何能够如此精妙地控制电子的流动，进而催生出我们今天所依赖的无数高科技产品。这本书的出现，就像是一把开启这扇神秘大门的钥匙，让我充满期待。我尤其关注书中关于材料特性与器件性能之间相互关联性的阐述。例如，在讨论不同晶体结构、掺杂浓度对载流子迁移率、导电类型的影响时，我希望能看到详尽的物理模型和数学推导，而非简单的描述。这种严谨的分析，对于我理解为什么某些材料适用于特定的应用场景至关重要。此外，书中对“Advanced”这个词的诠释，也让我对即将展开的学习内容充满遐想。这是否意味着它会涵盖一些前沿的半导体概念，比如量子点、二维材料在半导体领域的潜在应用，或者更复杂的异质结结构和三维集成技术？我非常希望能看到书中对这些新兴领域理论基础的介绍，即使不是深入到工程实现层面，但至少能为我勾勒出它们背后的物理原理。我已经准备好投入大量的时间和精力来消化其中的内容，我相信，通过这本书，我将能够建立起一个更为系统和深入的半导体知识体系，从而更好地理解和把握未来科技发展的脉搏。

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这本书的书名，"Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)"，immediately suggests a rigorous and comprehensive treatment of the subject matter. As someone who has been working in the broader field of material science but has encountered the increasing ubiquity of semiconductor devices in various applications, I feel a pressing need to deepen my understanding of the underlying principles. My primary interest lies in grasping the fundamental physics that governs the behavior of semiconductor materials. I am particularly keen on understanding the intricacies of band theory, how doping influences the electrical properties, and the statistical mechanics governing charge carrier concentrations at various temperatures. The "Advanced" aspect of the title makes me anticipate a thorough exploration of topics beyond introductory levels, possibly including detailed discussions on solid-state physics relevant to semiconductors, quantum mechanical descriptions of electrons in periodic potentials, and perhaps even introductions to different semiconductor crystal structures and their implications. I envision this book as a crucial stepping stone, enabling me to connect macroscopic device behavior to microscopic material properties, thereby equipping me with a more robust conceptual framework to analyze and interpret experimental data and research findings in related areas.

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作为一名对物理学抱有浓厚兴趣的学生，我一直被半导体材料独特的电子学特性所吸引。这本书的标题，"Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)"，听起来就像是为那些渴望深入探究半导体世界奥秘的读者量身定制的。我尤其关注书中对量子力学在半导体物理中应用的讲解。例如，我希望能够清晰地理解薛定谔方程如何被用来描述电子在晶体中的运动，以及能带理论是如何由此产生的。书中对各种半导体材料，如硅、锗、砷化镓等，其电子结构和物理特性的详细比较分析，也让我充满期待。我渴望知道不同材料的能隙、介电常数、载流子迁移率等参数是如何影响其在不同器件中的应用的。此外，作为一本“Advanced”的书籍，我希望它能够为我揭示一些更深奥的物理现象，比如量子限制效应、杂质能级、以及载流子散射机制的详细阐述。我深信，通过对这本书的深入学习，我将能够建立起一个更加扎实和全面的半导体物理知识体系，为我未来在相关领域的学习和研究打下坚实的基础。

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这本书的封面设计给我的第一印象是相当专业且信息量十足，深邃的蓝色背景搭配烫金的英文书名，仿佛预示着将要开启一段深入探索半导体世界的旅程。拿到手中，厚实的纸张和精良的装帧就足以说明其分量，这绝不是一本轻易能翻完的速成读物，而是需要沉下心来，细细品味、反复琢磨的案头之作。我一直在寻找一本能够系统性地梳理半导体物理基础的教材，以填补我在这方面知识体系中的一些空白，尤其是在对一些核心概念的理解上，总觉得隔着一层薄纱。这本《Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)》的出现，恰好满足了我这种深度的求知欲。它没有采用那种过于浅显、点到为止的讲解方式，而是从最根本的物理原理出发，逐步构建起对半导体材料特性和器件行为的理解框架。我尤其期待书中在量子力学在半导体中的应用、能带理论的深入剖析，以及各种半导体材料（如硅、砷化镓等）的特性对比和演变。对于我这样一个既想理解理论深度，又希望与实际应用有所联系的读者而言，这本书的“Fundamentals”部分尤为关键，它应该能为后续更复杂的器件物理和制造工艺打下坚实的基础。我预感，阅读这本书的过程，将是一次思维的洗礼，一次对微观世界奥秘的探索，足以让我对那些驱动现代科技发展的微小粒子有更深刻的认识和更直观的理解。

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作为一名对电子工程领域充满热情的研究生，我一直在寻找一本能够为我提供坚实理论基础的参考书，尤其是那些能够解释半导体器件工作原理背后深层物理机制的书籍。《Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)》的名称本身就暗示了其内容的深度和广度，这正是我所需要的。我特别期待书中对半导体材料基本性质的详尽论述，例如晶体结构、原子键合、能带理论的详细讲解。我希望它能清晰地解释电子和空穴是如何在材料中产生的，以及它们的输运机制是怎样的。此外，对于半导体器件，我非常希望能看到书中对PN结、MOSFET、BJT等基本器件的详细分析，包括它们的形成过程、电学特性以及在不同工作模式下的行为。对于“Advanced”这个词，我希望它不仅仅是停留在基础理论的层面，而是能进一步探讨一些更复杂的半导体现象，比如隧穿效应、量子限制效应，以及在现代电子器件中这些效应是如何被利用的。我深信，通过深入研读这本书，我能够建立起对半导体物理一个更加全面和深刻的理解，这对于我未来的科研工作和理论学习将具有极其重要的意义。

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对于我这样一个在微电子领域摸爬滚打多年的工程师来说，不断更新和深化知识体系是职业生涯的必然要求。看到《Advanced Semiconductor Fundamentals (2nd Edition)》这个书名，我的第一反应是它可能包含了对传统半导体物理概念的更精细化和更现代化的阐述，特别是第二版可能更新了与当前技术发展相关的部分。《Fundamentals》部分，我期望它能为我梳理并巩固那些最核心的理论，比如费米-狄拉克统计在半导体中的应用，不同载流子输运机制（如扩散、漂移）的详细建模，以及表面和界面效应在半导体材料中的作用。我希望它能提供一些有助于我理解实际器件行为背后机理的数学工具和物理模型。而“Advanced”这个词，则暗示了这本书可能不仅仅是停留在基础器件的介绍，而是会深入到更复杂的材料体系、更精密的器件结构，甚至可能包括一些前沿的研究方向，例如宽禁带半导体、III-V族化合物半导体、或者与纳米技术相关的半导体物理。我期待这本书能提供给我一些解决实际工程问题时所需的理论深度和洞察力，帮助我更好地理解和分析复杂的半导体现象。

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