Frontiers in Electronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Iwai, H. (EDT)/ Nishi, Y. (EDT)/ Shur, M. S. (EDT)/ Wong, H. (EDT)

出品人:

页数:776

译者:

出版时间:

价格:164

装帧:HRD

isbn号码:9789812568847

丛书系列:

图书标签:

• 电子学
• 前沿
• 科技
• 电子工程
• 电路
• 半导体
• 器件
• 通信
• 信号处理
• 纳米电子学

《电子学前沿》图书内容概要 图书名称： 《电子学前沿》 图书简介： 本书旨在系统梳理和深入探讨当代电子学领域最具创新性和颠覆性的研究方向与技术进展。我们汇集了全球顶尖专家学者的最新成果，聚焦于超越传统硅基电子器件的界限，展望未来信息技术、能源转换和传感技术的发展方向。全书内容结构严谨，理论深度与工程应用并重，力求为相关领域的科研人员、工程师以及高年级学生提供一份全面而前瞻性的参考指南。 本书的覆盖范围极为广泛，主要围绕以下几个核心主题展开： --- 第一部分：下一代半导体材料与器件物理 本部分深入探讨了超越经典CMOS技术所面临的物理极限，并详细介绍了新兴半导体材料在提升器件性能方面的巨大潜力。 1. 宽禁带半导体（WBG）的突破与应用： 重点分析了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）在功率电子领域的革命性影响。内容涵盖了其优异的电子迁移率、高击穿电场强度以及高温工作能力。我们详细剖析了SiC MOSFETs和GaN HEMTs的制造工艺、关键缺陷的抑制技术，以及它们在电动汽车、可再生能源并网逆变器中的实际应用案例。特别关注了动态性能优化，如开关损耗的精确建模与最小化策略。 2. 二维材料（2D Materials）的电子学潜力： 石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs，如$ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$）以及黑磷等二维材料因其原子尺度的厚度和独特的电学、光学特性，成为研究热点。本章详细论述了如何利用范德华异质结（vdW Heterostructures）的概念，构建出具有特定功能的新型晶体管、隧穿二极管和高灵敏度传感器。内容包括对二维材料的本征载流子迁移率限制因素的深入分析，以及在柔性电子学中的集成挑战。 3. 拓扑材料与自旋电子学（Spintronics）： 传统的电子学依赖于电子的电荷，而自旋电子学则探索利用电子的内在角动量——自旋。本书详细介绍了拓扑绝缘体（TIs）的表面态导电机制，以及如何通过自旋轨道矩（SOM）效应实现高效的自旋-电荷转换。讨论了磁性隧道结（MTJ）的优化，及其在下一代磁随机存取存储器（MRAM）中的应用，旨在实现非易失性、高速、低功耗的存储解决方案。 --- 第二部分：先进集成电路与系统架构 本部分将视角从单一器件转向系统层面，关注如何通过创新的架构设计和计算范式来应对“摩尔定律”放缓的挑战。 1. 内存计算（In-Memory Computing）与存内处理（Processing-in-Memory, PIM）： 鉴于冯·诺依曼瓶颈日益严重，将计算逻辑直接集成到存储单元内部成为关键方向。我们详细介绍了基于相变存储器（PCM）、电阻式随机存取存储器（RRAM）以及新型晶体管阵列实现的模拟和数字PIM架构。内容包括算法到硬件的映射策略，以及在深度学习推理加速中的性能评估。 2. 极低功耗与亚阈值工作： 面对移动和物联网设备的功耗限制，本章探讨了超越传统电压缩放限制的低功耗设计技术。深入分析了欠压（Subthreshold）电路的设计原理、噪声裕度管理，以及新型晶体管结构（如FinFETs和Gate-All-Around FETs）在维持足够亚阈值摆幅（SS）方面的作用。 3. 模拟/射频（RF）集成电路的前沿： 介绍了在更高频率（毫米波及太赫兹频段）工作的集成电路设计挑战。重点讨论了使用GaN和SiGeBiCMOS技术实现高效率、高线性度的功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）。同时，深入探讨了片上电磁（On-Chip EM）效应的建模与抑制技术在高速通信系统中的重要性。 --- 第三部分：光电子学与量子电子学 本部分探索了电子学与光学、量子力学的交叉前沿，这些领域预示着信息传输和处理的根本性变革。 1. 硅基光电子学（Silicon Photonics）： 硅光子学利用成熟的CMOS工艺平台来集成光波导、调制器和探测器，以实现芯片间和芯片内的高速光互连。本章详细阐述了高效的片上激光器耦合技术、调制器的性能极限（如速度和能效），以及集成光子器件在光计算和量子信息处理中的应用前景。 2. 量子比特的实现与操控： 详细介绍了基于半导体异质结构（如量子点、量子阱）的电子学方法来构建和读取固态量子比特。探讨了如何通过精密的电学脉冲序列来执行量子门操作，以及在极低温环境下解决退相干问题的工程挑战。内容也涉及超导电路在量子计算中的电子学接口设计。 3. 光电探测与成像： 聚焦于新型光电探测器的研究，包括使用量子点和钙钛矿材料制造的高效光电二极管，以及在可见光到红外波段的超灵敏度成像技术。分析了光电转换过程中载流子的输运机制及其对器件响应速度和量子效率的影响。 --- 第四部分：柔性、可穿戴与生物电子学 本部分关注电子系统与人体、环境的无缝集成，强调材料的可形变性和生物相容性。 1. 柔性电子器件与电路： 探讨了利用聚合物、金属箔或转移印刷技术制造的柔性晶体管、传感器和能量收集装置。深入分析了机械应力如何影响半导体薄膜的电学性能，以及如何设计具有高应变容忍度的互连结构。内容包括可拉伸电子设备的面内与面外弯曲性能分析。 2. 生物电子学接口： 聚焦于实现高保真神经信号记录和刺激的电子系统。详细介绍了微电极阵列（MEAs）的设计原则，以及如何通过表面修饰来提高电极的生物相容性和降低阻抗。讨论了电子器件在植入体内时对生物环境的长期稳定性和安全性要求。 3. 电子皮肤与传感： 介绍了一种新型的电子皮肤系统，它集成压力、温度和湿度传感器，用于模拟触觉反馈。内容涉及基于压阻效应和电容变化的新型电子皮肤材料，以及如何将这些传感器阵列无缝集成到柔性衬底上并实现无线数据传输。 --- 结论与展望： 全书最后一部分对当前电子学面临的机遇与挑战进行了总结，并展望了未来十年内，电子学如何与人工智能、生物科技和可持续能源领域深度融合，驱动下一次技术飞跃。本书力求在基础物理原理、尖端材料科学和实用工程实现之间搭建一座坚实的桥梁。

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