SiC Materials and Devices pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Shur, Michael (EDT)/ Rumyantsev, Sergey (EDT)/ Levinshtein, Michael (EDT)

出品人:

页数:225

译者:

出版时间:

价格:75

装帧:HRD

isbn号码:9789812703835

丛书系列:

图书标签:

• SiC
• 碳化硅
• 半导体材料
• 功率器件
• 宽禁带半导体
• 材料科学
• 电子工程
• 器件物理
• SiC MOSFET
• SiC Diode

硅基半导体领域的革新与展望：面向下一代电子器件的材料科学与工程 本书聚焦于当前信息技术飞速发展背景下，传统硅基半导体材料所面临的物理极限，深入探讨了超越传统硅基材料性能瓶颈的新型半导体材料体系、先进制造工艺以及其在未来高性能电子器件中的应用潜力。 本书旨在为材料科学家、电子工程师、半导体器件设计师以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入且前瞻性的知识框架。我们认识到，随着摩尔定律的放缓，寻找具有更高迁移率、更低功耗、更强热稳定性和更好光电性能的新型半导体材料已成为信息技术持续进步的关键。 第一部分：超越硅的极限：新型半导体材料体系的理论基础与优势 本部分将详细阐述当前硅基技术所遭遇的根本性限制，如载流子迁移率的饱和、热管理难题以及在高频、高功率应用中的性能衰退。随后，我们将系统性地介绍一系列被视为“后硅时代”关键材料的宽禁带半导体（WBGs）和二维（2D）材料。 第一章：宽禁带半导体：高功率与高频应用的基石 我们将深入研究氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）之外的新兴宽禁带材料，例如氧化镓（Ga₂O₃）及其在深紫外光电探测和高压功率器件中的潜力。 氧化镓（Ga₂O₃）的电子结构分析： 详细探讨其高击穿电场强度（>8 MV/cm）的物理根源，以及如何通过掺杂工程（如Sn、Fe掺杂）来调控其导电性和缺陷行为。 AlGaN异质结的界面工程： 重点分析如何通过精确控制Al组分和应变工程，优化AlGaN/GaN异质结构中的二维电子气（2DEG）的密度和迁移率，这对提高高电子迁移率晶体管（HEMTs）的性能至关重要。 热管理挑战与解决方案： 分析SiC和GaN器件在高功率密度下的热点问题，并探讨先进封装技术（如超薄晶圆键合、热界面材料优化）在提升器件可靠性中的作用。 第二章：二维材料的单原子层电子学 本章将聚焦于过渡金属硫化物（TMDs），特别是二硫化钼（MoS₂）、二硒化钨（WSe₂）等，及其在亚10纳米尺度电子器件中的独特优势。 从体相到单层：性质的剧变： 阐述从体相半导体到单层材料时，电子能带结构如何从间接带隙转变为直接带隙的物理机制，这对光电器件设计的重要性。 接触电阻的瓶颈与突破： 详细讨论在极小尺寸下，金属-半导体接触电阻对器件整体性能的严重制约，以及使用范德华异质结构（vdWHs）或高K栅介质来缓解这一问题的策略。 高频应用潜力： 分析TMDs的超薄特性如何降低短沟道效应，并探讨其在太赫兹（THz）频率范围内的潜在应用，包括基于场效应晶体管的振荡器设计。 第二部分：先进制造技术与器件结构创新 单纯的材料创新不足以推动技术进步，本部分将把重点转移到如何将这些新型材料有效地集成到可制造的、高性能的器件结构中。 第三章：原子层沉积（ALD）与分子束外延（MBE）在新型半导体中的精确控制 本章强调了对材料界面和薄膜厚度进行原子级控制的技术手段。 MBE在复杂超晶格构建中的应用： 详细介绍如何使用MBE技术精确沉积具有周期性结构（如量子阱、量子点）的III-V族或II-VI族化合物半导体，以实现特定能级调控。 ALD在栅介质和钝化层中的作用： 探讨如何利用原子层沉积技术在宽禁带半导体表面制备高质量的、无针孔的Al₂O₃、HfO₂等高K介质，以提高器件的栅极控制能力和表面钝化效率。 缺陷工程与激活机制： 深入分析在不同生长条件下，杂质原子在GaN、Ga₂O₃晶格中的激活能和补偿机制，以及如何通过后退火工艺优化载流子浓度。 第四章：面向异构集成的范德华异质结构制造 范德华（vdW）异质结构代表了一种全新的集成范式，允许在原子尺度上“堆叠”不同材料，而无需担心晶格失配问题。 自上而下与自下而上的集成策略： 比较机械剥离法、聚合物辅助转移法等“自上而下”的转移技术与化学气相沉积（CVD）等“自下而上”的生长策略在实现大规模集成上的优劣。 界面相互作用的调控： 研究相邻vdW层之间的范德华相互作用如何影响电子转移、带面对齐和光电响应，例如在构建高效率光电探测器或隧道结中的应用。 三维集成潜力： 展望如何利用vdW异质结构实现真正意义上的三维堆叠电路，解决现有平面集成电路的布线拥堵问题。 第三部分：应用前沿与未来趋势 本部分将探讨这些先进材料和器件技术在特定高性能应用场景中的实现路径。 第五章：高效率光电器件：从紫外探测到可见光通信 新型半导体材料因其可调谐的带隙，在光电子领域展现出巨大潜力。 深紫外（DUV）探测： 以Ga₂O₃为例，分析其在无需昂贵衬底的情况下实现高灵敏度、抗光照衰减的DUV光电探测器的设计原理。 集成光电子： 讨论如何利用InGaN/GaN体系构建高效率的激光器和LED，并探讨其在LiDAR系统和可见光通信（VLC）中的应用瓶颈，如效率滚降（Efficiency Droop）。 第六章：能源电子与自旋电子学的交叉领域 本书的最后一部分将关注材料在能源转换和下一代信息存储中的作用。 高压功率电子模块： 详细分析基于SiC和GaN的功率MOSFET和肖特基二极管在电动汽车、可再生能源逆变器中的热安全裕度和开关损耗对比。 拓扑绝缘体与马约拉纳费米子： 介绍拓扑材料的独特边缘态和无损电荷传输特性，及其在低能耗计算和量子信息处理领域中作为自旋电子学基础构件的探索。 本书力求在理论深度和工程实践之间取得平衡，通过大量的实验数据、器件性能对比和先进模型模拟，为读者理解和推动半导体技术向更高性能、更低功耗方向发展提供坚实的理论基础和清晰的技术路线图。

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