Materials for Optoelectronics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Quillec, Maurice 编

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:1996-1

价格:$ 325.44

装帧:

isbn号码:9780792396659

丛书系列:

图书标签:

光电材料
光电子学
材料科学
半导体
光学
电子学
纳米材料
薄膜技术
发光材料
太阳能电池

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具体描述

Materials for Optoelectronics is the first book to offer a complete view of this subject area. It begins by describing the material needs defined by various optoelectronic functions. Basic aspects of the materials' specific properties are presented, including the relevant properties of semiconductors in terms of electron-photon interactions. Since the semiconductors for optoelectronics are generally based on alloys, the thermodynamic properties of interest are developed as well. Next, semiconductors for detection, emission and modulation are detailed. The fabrication of these materials is presented through a comparison and review of the epitaxial techniques. The III-V semiconductors for IR and visible light devices are presented. The II-VI family is also considered, with an emphasis on recent developments for visible light emission. A description of the status of silicon for optoelectronics is given as well. Finally, non-semiconductors for optoelectronics, namely optical fibers for telecommunications, electrooptic materials, and organic materials, are also presented. Materials for Optoelectronics is useful to materials and device engineers interested in increasing their knowledge of the potential and actual properties and uses of various materials. Students will also find this volume useful since it emphasizes the basic properties and needs for optoelectronics.

晶体生长与半导体物理基础作者： [此处留空，或填写非《Materials for Optoelectronics》作者] 页数：约 600 页出版年份： [留空] 书籍概述：本书深入探讨了现代电子与光电器件赖以生存的晶体生长技术和半导体材料的基本物理原理。它旨在为高年级本科生和研究生提供一个全面且严谨的理论框架，涵盖从原子尺度上的晶体形成机制到宏观材料特性的测量与控制。本书结构清晰，内容详实，侧重于基础科学原理在工程应用中的转化。第一部分：晶体生长学的原理与实践本部分聚焦于高质量晶体生长的热力学、动力学以及实际操作中的关键技术。我们认识到，任何先进电子器件的性能都直接受限于其半导体晶格的纯度和缺陷密度。第一章：晶体形成的物理基础本章首先回顾了固态物理中的晶格理论，包括布拉维点阵、晶体结构对称性及其在不同材料体系（如III-V族、II-VI族化合物半导体和硅基材料）中的具体体现。随后，重点解析了过饱和度、形核（均相与非均相）过程的吉布斯自由能分析。我们详细讨论了界面能对晶体生长形态的影响，并引入了界面动力学理论，解释了生长速率如何依赖于温度梯度和反应物扩散。第二章：从溶液到熔体：生长环境的调控本章系统介绍了几种核心的晶体生长技术。溶液生长法：详细阐述了从化学溶液中生长高质量单晶（如用于非线性光学应用的铌酸锂或某些氧化物材料）的原理。讨论了温度梯度控制、溶剂选择以及生长过程中的杂质捕获机制。熔体生长技术：这是半导体工业的基石。我们深入分析了柴可拉斯基（Czochralski, CZ）法和布里奇曼（Bridgman）法。CZ法部分详述了坩埚设计、拉伸速率、旋转对流体动力学的影响，特别是如何控制晶体直径和位错密度。布里奇曼法则侧重于如何利用精确的温度梯度带实现材料的定向凝固。气相外延（Vapor Phase Epitaxy, VPE）的先驱：尽管本书不深入讨论薄膜外延，但本章会概述化学气相沉积（CVD）和金属有机气相外延（MOCVD）的反应动力学，着重于气相物质在基底上的化学反应和表面迁移过程，为后续的能带结构讨论奠定基础。第三章：晶体缺陷工程晶体中的缺陷是决定半导体性能的关键因素。本章全面分类和分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）。我们采用统计热力学方法计算了不同温度下缺陷的平衡浓度，并探讨了特定缺陷（如氧、碳、金属杂质）如何作为深能级陷阱或施主/受主，从而影响材料的电学性能和光学透明度。晶体生长过程中应力与应变的管理，特别是外延层与衬底之间的失配问题，也进行了详尽的讨论。第二部分：半导体材料的电子与光学特性本部分从量子力学的角度审视晶体内部电子的行为，并连接这些行为与宏观测量的物理量。第四章：能带理论与电子结构本章是理论核心。基于紧束缚法和电子衍射理论，推导了周期性势场中电子的能带结构。详细分析了直接带隙和间接带隙半导体的概念，并计算了不同晶体结构（如金刚石结构、闪锌矿结构）的价带顶和导带底的位置。重点讨论了有效质量的概念及其在计算电子输运特性中的应用。费米能级、本征载流子浓度以及费米-狄拉克分布函数在不同掺杂水平下的变化是本章的重点内容。第五章：载流子输运机制本章探讨了在电场和温度梯度作用下，半导体内部电荷载流子的宏观运动规律。漂移与扩散：详细推导了欧姆定律在半导体中的微观基础，并区分了漂移电流和扩散电流。扩散理论部分包含了菲克定律与爱因斯坦关系的推导，强调了载流子迁移率对晶格振动（声子散射）和杂质散射的依赖性。输运性质的测量：介绍了霍尔效应、光电导效应和热电输运测量的基本原理，以及如何从实验数据中准确提取载流子浓度、迁移率和有效质量。第六章：光学吸收与辐射过程本章关注材料与光子的相互作用，这是理解光电器件工作机理的基础。光吸收机制：阐述了价带到导带的跃迁（本征吸收）、缺陷态吸收以及带尾效应（Urbach尾）。通过分析吸收系数与能量的关系，确定材料的吸收边和带隙宽度。辐射复合过程：区分了辐射复合（发光）和非辐射复合（热能释放）。详细分析了俄歇复合和陷阱辅助复合的速率方程，并讨论了这些过程如何限制器件的发光效率。第七章：材料的表征技术本部分将理论与实际的材料分析方法紧密结合。结构表征：深入介绍X射线衍射（XRD）如何确定晶体结构、晶格常数及薄膜的取向和应变。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在观察晶体缺陷和界面形貌方面的应用。电学与光学表征：系统阐述了光致发光（PL）和电致发光（EL）在评估材料质量和发光效率中的作用。同时，探讨了深层能级瞬态光谱（DLTS）如何定量分析深能级缺陷的浓度和能级位置。总结：本书的特点在于其对基础物理的深度挖掘和对晶体生长工程实践的紧密联系。它并非一本简单的器件手册，而是致力于构建读者对半导体材料从原子排列到宏观电光响应的完整理解。通过大量的数学推导和案例分析，读者将能够掌握设计、制备和评估新型光电器件所需的核心科学知识。 --- [附录：常用半导体材料（如GaAs, SiC, GaN）的晶体学参数与能带结构数据表] [参考文献：精选的经典教科书和前沿研究论文列表]