纳米光子学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西安交通大学出版社

作者:帕拉斯·N·普拉萨德

出品人:

页数:399

译者:张镇西

出版时间:2010-8

价格:58.00元

装帧:平装

isbn号码:9787560532875

丛书系列:

图书标签:

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• 生物光子学
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跨越硅基的边界：新型半导体材料的能带调控与器件集成 本书聚焦于21世纪前沿的凝聚态物理和材料科学交叉领域，深入探讨了具有特定电子结构和优异光电性能的新型半导体材料体系。 本书旨在为从事半导体器件研发、光电子学、以及基础物理研究的科研人员、工程师和高年级研究生提供一本全面、深入且具有实践指导意义的参考著作。 全书结构严谨，逻辑清晰，共分为七个核心章节，层层递进地剖析了从材料设计理论到复杂异质结器件集成的全过程。 --- 第一章：前沿半导体能带工程基础与挑战 本章首先回顾了传统硅基半导体材料在面对更高频率、更低功耗需求时所遭遇的物理瓶颈。重点引入了新一代宽禁带半导体（如氮化镓及其深紫外应用）和低维半导体材料（如过渡金属硫化物，TMDs）作为潜在的替代方案。 详细阐述了能带结构工程学的核心原理，包括晶格匹配、应力效应、以及如何通过外加电场或组分调控实现能带的精确裁剪。特别关注了狄拉克锥的形成与调控，这是理解石墨烯及其相关二维材料光电特性的关键。本章通过对不同晶体对称性下电子态密度的精确计算方法进行对比分析，为后续章节的实验验证奠定了理论基础。引入了拓扑绝缘体在光电应用中的初步设想，但侧重于其本征态的稳定性和表面态的调控难度。 第二章：二维材料的机械剥离、自组装与薄膜生长技术 本章将理论推导转向了材料的实际制备。系统梳理了高质量二维材料片层（如二硫化钼、二硒化钨、黑磷等）的制备工艺。详细对比了机械剥离法（Scotch Tape Method）的优缺点，并重点介绍了化学气相沉积（CVD）和分子束外延（MBE）在实现大面积、高质量可控生长方面的最新进展。 针对CVD生长中常见的晶界缺陷、非均匀性问题，本章提出了几种新型的原位表征和反馈控制策略。深入探讨了异质结构——即具有不同晶格常数或能带结构的材料层如何通过精确控制生长速率和基底温度实现应变工程。此外，还涵盖了通过湿化学方法制备纳米片和量子点，并在溶液中实现自组装以构建有序阵列的技术路线。 第三章：光吸收与辐射复合效率的量子限制分析 本章是理解光电器件性能极限的核心。深入分析了半导体中光生载流子从产生到复合的动态过程。内容涵盖了激子（Exciton）的产生、扩散和分离。对于窄禁带和宽禁带材料，激子束缚能的巨大差异如何影响室温下的光电转换效率是本章的重点。 详细分析了载流子在不同维度结构中的辐射复合率（Radiative Recombination Rate）的量子效率模型。对比了直接带隙与间接带隙半导体的固有局限性。本章引入了光致发光（PL）光谱与时间分辨光谱（TRPL）等关键表征手段，并教授如何从实验数据中反演出载流子寿命和非辐射复合中心（如晶格缺陷、表面态）的密度。 第四章：新型光电探测器与调制器件的物理机制 本章将材料特性转化为实际器件功能。重点探讨了基于新型半导体材料构建的高速光电探测器的设计原理。这包括对光电导型、光伏型和光电磁效应探测器的结构优化。分析了如何利用TMDs的巨大光吸收截面和超快载流子动力学来实现太赫兹（THz）波段的高效响应。 针对光调制器，本章深入讨论了Pockels效应和Kerr效应在二维材料中的增强机制。阐述了如何通过电场调控费米面位置来显著改变材料的光学各向异性，从而实现高对比度、低驱动电压的电光调制。讨论了光电反馈机制在自发振荡器件中的应用。 第五章：低维材料的电子输运特性与界面效应 本章聚焦于载流子在微观尺度上的传输行为。分析了在纳米尺度下，肖特基势垒（Schottky Barrier）的形成、形貌以及对器件导电性的决定性影响。详细研究了不同电极材料与新型半导体层之间的欧姆接触和反向偏置特性的差异。 针对二维材料，本章讨论了声子散射、界面声子-电子耦合如何限制载流子的迁移率。引入了弹道输运模型来描述短沟道器件中的载流子行为。此外，对垂直异质结中的界面能带对齐和跨界面隧穿机制进行了详尽的建模与实验验证。 第六章：集成电路中的热管理与可靠性工程 随着器件尺寸的缩小和工作频率的提升，热管理成为制约性能和寿命的关键因素。本章系统分析了热流密度在微纳器件中的分布与累积效应。讨论了热导率的各向异性以及如何通过界面工程（如引入超薄绝缘层）来调控热边界电阻（Thermal Boundary Resistance, TBR）。 可靠性方面，本章重点探讨了栅氧化层下的电迁移、光照下的光致降解（Photodegradation）以及在高频操作下由于载流子陷阱引起的阈值电压漂移问题。提出了基于先进封装技术和材料兼容性设计来提升器件长期稳定性的工程策略。 第七章：跨界应用：生物传感与柔性电子学的展望 本章探讨了新型半导体材料在非传统光电子领域的潜在突破。着重介绍了如何利用其高比表面积和对环境微小变化的敏感性，开发高灵敏度的生物化学传感器。例如，通过监测表面吸附分子引起的能带位移来实现对特定蛋白质或DNA的实时、无标记检测。 在柔性电子领域，本章分析了如何将制备好的二维晶体薄膜与聚合物基底进行力学兼容性设计。讨论了弯曲、拉伸等机械应力对器件光电性能的动态影响，并展望了基于这些材料构建的可穿戴光电器件和自驱动柔性传感器阵列的发展前景。 --- 本书特色： 理论深度与实践紧密结合： 每个理论章节后都附有关键的实验表征技术指导和数据解读示例。 前沿视角： 大量引用了近年来在TMDs、拓扑材料在光电转换领域取得的突破性进展。 跨学科融合： 兼顾了凝聚态物理的微观机制分析与材料工程的宏观器件实现。 本书适合作为材料科学、物理学、电子工程及光学工程等专业领域的研究生教材或专业参考书。

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这本书的结构设计堪称一绝，它像一条精心铺设的知识高速公路，载着读者从经典光学的高速路口平稳驶入纳米光子学的复杂路网。我个人对其中关于光收集和光捕获效率的优化策略特别感兴趣。书中对等离激元共振（Plasmon Resonance）的运用进行了非常详尽的论述，特别是如何利用局域表面等离激元（LSPR）来增强传感器的灵敏度，以及如何通过耦合结构来调控吸收和散射的平衡。很多教科书在讲解传感器时往往流于表面，但《纳米光子学》则细致地剖析了诸如希夫位移（Schiff's Base Shift）等物理现象背后的能量流向和场增强机理。阅读过程中，我时不时会停下来，在脑海中模拟那些光场分布图，试图捕捉那些无形的电磁波如何在纳米级的障碍物旁“弯曲”和“聚集”。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的训练，它要求读者必须用三维、动态的眼光去看待光与物质的相互作用，这对任何从事精密光学设计的人来说，都是无价的财富。

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坦白讲，市面上关于纳米技术和光学的书籍不少，但真正能将“光子学”与“纳米”这两个概念完美融合，并展现其巨大潜力的著作却凤毛麟角。这本《纳米光子学》的价值在于它清晰地勾勒出了下一代光电子器件的蓝图。它不仅关注基础研究的精妙，更着眼于实际应用的突破，比如在高速光通信和集成光路（Integrated Photonics）领域。书中对于波导的损耗分析和模式耦合效率的计算部分，非常严谨且实用，为我们设计低串扰、高带宽的片上光路系统提供了坚实的理论支撑。特别是对非线性光学效应在纳米结构中被增强的讨论，它解释了为什么在微小尺度下，一些原本需要巨大能量才能观察到的效应，现在可以用极低功率的光源来实现。这种对“尺度效应”的深刻理解，是本书最核心的魅力所在。它不是一本死板的参考书，而是一份充满未来感的工程指南，让人读完后迫不及待地想回到实验室进行验证和创新。

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翻开这本书的时候，我原本以为会面对一堆晦涩难懂的数学公式和过于理论化的推导，但实际的阅读体验却出乎我的意料——它更像是一位经验丰富的导师在娓娓道来，引导我一步步揭开纳米尺度下光学的神秘面纱。它在材料科学与光场调控的交叉点上展现了惊人的洞察力。特别是关于超材料（Metamaterials）和负折射率特性的章节，作者没有停留在概念的介绍，而是深入探讨了实现这些宏观效应所依赖的亚波长结构设计，如分裂环谐振器（Split-Ring Resonators, SRRs）的电磁响应机制。这种从结构单元到宏观特性的层层递进的分析方法，让我对如何“定制”材料的光学属性有了全新的认识。此外，书中对量子点和纳米线等半导体纳米结构作为光发射和探测元件的讨论也颇为精彩，它将量子效率、辐射寿命等概念与实际器件性能紧密联系起来，让人能切实感受到基础物理如何转化为可操作的技术。这本书的学术深度和前沿广度兼具，读完后感觉自己的“光学视野”都被拓宽了好几个数量级。

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这本书的叙述风格非常具有学术品的严谨性，但同时又保持着一种对科学探索的激情。在处理高阶主题时，比如拓扑光子学（Topological Photonics）或手性光场（Chiral Light Field）的产生与操控，作者展现了极高的驾驭能力。这些前沿领域往往充满争议和未解之谜，但作者的论述清晰地界定了当前理论的边界，并指出了未来可能突破的方向。我尤其欣赏它对“局域态”和“传输模式”之间关系的论述，这对于理解如何打破传统衍射极限至关重要。阅读过程中，我感觉自己不仅是在学习已有的知识体系，更是在参与一场关于光极限的思辨。这本书中的每一个章节都像是一个精心打磨的钻石切面，反射出不同的科学光芒，让人在不断学习新概念的同时，也能反思自己现有研究的不足与潜力。它绝对配得上放在任何一个相关领域研究人员的书架最显眼的位置。

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这本《纳米光子学》读起来真是让人大开眼界。它仿佛是一扇通往微观世界的神奇之门，将那些我们肉眼无法触及的光与物质的奇妙相互作用，以前所未有的清晰度和深度展现在我们面前。作者在书中对基本概念的阐述极为透彻，无论是麦克斯韦方程组在纳米尺度下的精妙应用，还是表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的波动特性，都讲解得深入浅出。我特别欣赏它在理论基础与前沿应用之间的平衡把握。比如，在讨论光子晶体（Photonic Crystals）时，它不仅仅罗列了布拉格反射的原理，更细致地分析了带隙的形成机制，以及如何通过调控结构参数来实现对光流动的“塑形”控制，这种从基础物理到工程实现的无缝衔接，极大地增强了阅读的连贯性和启发性。书中大量的图示和示意性动画（如果是在电子版中）都精准地捕捉了复杂现象的本质，避免了纯文本带来的晦涩感。对于一个初涉此领域的科研工作者来说，它提供了一个扎实而全面的知识框架，足以支撑后续的深入研究。这本书绝对是理解和掌握当代光学革命核心技术的必备指南。

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纳米范围内处理光与物质的相互作用。

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纳米范围内处理光与物质的相互作用。

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真奇怪，这本书我居然看得懂，而且读得津津有味。

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真奇怪，这本书我居然看得懂，而且读得津津有味。

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纳米范围内处理光与物质的相互作用。