半导体光学和输运现象 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:495

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出版时间:2011-6

价格:98.00元

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isbn号码:9787030313935

丛书系列:国外物理名著系列（科学出版社影印）

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先进材料的微观世界：从量子力学到宏观应用 本书聚焦于物质在纳米尺度下的独特行为及其在现代科技中的前沿应用，深入探讨了量子效应、材料结构与宏观物性的内在联系。 --- 第一部分：量子基础与凝聚态物理的基石 本卷旨在为读者奠定坚实的理论基础，解析物质在原子和分子层面上的运动规律，特别是当尺度进入纳米范围时，经典物理学失效而量子力学必须登场的情境。 第一章：量子力学的基本原理及其在固体中的体现 本章从薛定谔方程的建立入手，详细阐述了波函数、概率诠释以及能量本征值的概念。随后，我们将重点讨论电子在周期性势场中的行为——布洛赫定理是理解固体电子结构的关键，它揭示了晶体中电子波函数的周期性本质。我们将通过紧束缚模型和近自由电子模型，构建出能带理论的基本框架，清晰区分绝缘体、导体与半导体的能带结构差异。 第二章：晶格振动与声子 晶体并非静止不动，原子间的相互作用导致了晶格的集体振动，这些振动在量子力学中被量化为“声子”。本章将详细介绍晶格动力学，从一维模型（笛卡尔链）出发，推导色散关系，并推广到三维晶体。重点讨论声子的产生、吸收、散射过程及其对材料热学性质（如热容、热导率）的决定性影响。此外，声子与其他准粒子（如电子、磁振子）的相互作用是理解材料输运过程中的重要机制。 第三章：磁性与电子的自旋 本章深入探讨电子的内禀属性——自旋，及其在固体中的表现形式。我们将从泡利不相容原理出发，介绍描述多电子系统的自旋函数。核心内容包括：描述铁磁性、反铁磁性和顺磁性的基本模型，如海森堡模型和伊辛模型。通过平均场理论和更精确的统计力学方法，分析材料在不同温度下磁矩的排列转变，并介绍磁畴、畴壁等宏观磁学现象的微观起源。 --- 第二部分：复杂材料体系的输运现象 在奠定了微观基础后，本部分将视角转向材料中的实际输运过程，即电荷、热量和其他激发态如何在材料中流动和传递，以及这些过程如何受外部场和材料缺陷的调控。 第四章：电荷输运理论 本章聚焦于电荷载流子（电子和空穴）的运动。首先，我们回顾经典的德鲁德模型，并指出其局限性。随后，引入玻尔兹曼输运方程，将其作为描述载流子在电场、梯度电场（温度梯度）作用下输运现象的核心工具。详细分析弛豫时间近似，并讨论散射机制（如声子散射、杂质散射）对电导率和载流子迁移率的影响。本章还将引入霍尔效应和磁阻效应，作为探测载流子浓度和运动状态的有力手段。 第五章：热输运与电子-声子耦合 热量在固体中主要通过声子和电子传递。本章深入分析了热导率的两个主要贡献。对于绝缘体，重点讨论声子对热量的垄断性贡献，以及热流体运动受到的各种散射限制。对于导体和半导体，则需要考虑电子对热导的贡献，并着重分析电子与声子之间的能量交换过程——这一耦合机制不仅影响热学性质，也是电子输运中能量耗散的关键所在。本章还将介绍相对论性输运（如光子输运）在特定高温或低维体系中的应用。 第六章：动力学响应与弛豫过程 本章探讨材料对时变外部激励（如交流电场、交变磁场）的响应。我们将使用线性响应理论，如库博公式（Kubo Formula），从统计力学角度精确描述系统的动态可观测量（如电导率随频率的变化）。讨论各种弛豫过程，包括载流子弛豫时间、自旋弛豫时间和能量弛豫时间，分析这些时间尺度如何决定材料在不同频率范围内的物理特性，这对于理解高频器件和超快现象至关重要。 --- 第三部分：界面、低维结构与新兴输运 随着材料制备技术的发展，对物质在界面和低维结构中的特殊行为的研究成为热点。本部分关注这些受限体系中的新奇现象和潜在应用。 第七章：表面与界面物理 界面是不同材料或不同晶相交界的地方，其物理性质往往远超组成材料的简单平均。本章讨论界面处的电子态重构、能带弯曲和肖特基势垒的形成。特别关注表面吸附物对电子结构和电荷转移的影响，以及在异质结中可能出现的界面态。通过表面散射机制，解释界面如何成为限制载流子迁移和热流的关键节点。 第八章：低维电子系统：量子阱与量子线 当材料的尺寸被限制在一个或两个维度时，电子的运动受到量子限制，导致能级离散化，产生“量子尺寸效应”。本章详细分析二维电子气（2DEG）的形成与二维朗道能级结构。讨论量子阱、量子线和量子点中的能带结构变化，及其对电荷密度和光吸收特性的巨大影响。引入狄拉克锥的概念，探讨在特定二维材料（如石墨烯）中出现的奇特线性色散关系和无质量狄拉克费米子的输运特性。 第九章：非平衡态输运与热电效应 在外部梯度场作用下，系统偏离热平衡态，产生复杂的非平衡输运现象。本章将聚焦于热电效应——利用温差发电或利用温差进行制冷。详细阐述塞贝克效应、珀尔帖效应和汤姆孙效应的微观机理。重点在于材料的“优值因子”（ZT），分析如何通过优化载流子浓度、提高电子迁移率以及有效降低晶格热导率（通过引入纳米结构散射声子）来设计高效的热电器件。 --- 总结与展望： 本书旨在构建一个从基本量子概念到复杂材料输运现象的完整知识体系。通过对这些微观机制的透彻理解，读者将能够更好地分析和预测新型功能材料的性能，为下一代能源、信息和传感技术的开发打下坚实的理论基础。本书强调理论的严谨性与物理图像的直观性相结合，是凝聚态物理、材料科学和相关工程领域研究人员与高年级学生的必备参考书。

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当我偶然看到“半导体光学和输运现象”这个书名时，我脑海中立刻浮现出那些闪烁着微光的LED，以及那些驱动着我们信息时代的芯片。我是一名对科技发展有着持续关注的普通读者，我喜欢探究那些隐藏在现代科技背后的科学原理。“半导体光学和输运现象”这个名字，让我感觉到它是一本能够揭示半导体材料“生命密码”的书。我希望这本书能够用一种相对易懂的方式，解释为什么半导体材料能够被精确地控制导电性，以及为什么它们能够与光如此“亲密”地互动。例如，我希望能够了解“掺杂”这个概念在半导体领域是如何工作的，以及它是如何改变半导体的导电性能的。在光学方面，我特别好奇半导体材料是如何吸收特定波长的光，又如何发出特定颜色的光的，以及这些过程是如何被我们用来制造显示器和太阳能电池的。我期待书中能够提供一些引人入胜的案例研究，展示半导体光学和输运现象是如何在实际生活中发挥重要作用的，比如在手机的屏幕显示、高速互联网通信，甚至是在先进的医疗诊断设备中。这本书的名字，成功地激起了我想要深入了解这些“幕后英雄”的强烈愿望。

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作为一个对物理学基础理论有浓厚兴趣的读者，我一直着迷于那些能够解释宏观世界现象的微观规律。“半导体光学和输运现象”这个书名，立刻吸引了我，因为它涉及到了一个既古老又充满活力的物理领域。我通常会关注理论的严谨性和概念的普适性，因此，我非常期待这本书能够深入探讨半导体材料的能带理论，以及其如何解释载流子的量子行为。我希望能够理解晶格振动（声子）与电子之间的相互作用，以及这些相互作用如何影响半导体的电导率和光学性质。在输运方面，我期待书中能够涵盖各种输运模型，从经典的Drude模型到更先进的Boltzmann方程求解方法，并能讨论在不同尺度和不同条件下，这些模型是如何适用的。我尤其对量子输运现象感到好奇，比如在纳米结构中可能出现的量子限域效应和表面输运效应。在光学方面，我希望能够深入理解光与半导体相互作用的微观机制，例如激子、极化激元等概念，以及它们在光电转换过程中的作用。我期望书中能够提供详细的数学推导和物理解释，能够让我对这些复杂的现象有深刻的理解。这本书的书名，成功地勾勒出了一个充满挑战但也极具吸引力的知识体系，我渴望开启这段理论探索之旅。

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对于我这样一名初入半导体行业的新人来说，“半导体光学和输运现象”这个书名，在我看来不仅仅是一个学科的定义，更像是一扇通往微观世界的大门，预示着即将展开的关于电子和光子如何在半导体材料中嬉戏的奇妙旅程。我通常会带着一种“为什么”的心态去学习，希望能够理解事物背后的根本原因。因此，我非常期待这本书能够从最基础的物理原理出发，逐步建立起我们对半导体材料的认知。例如，我希望能够了解半导体材料的导电性是如何与温度、杂质浓度等因素相关的，以及这些因素是如何影响载流子的数量和迁移率的。在光学方面，我特别想知道为什么有些半导体材料能够高效地吸收光，而有些则可以有效地发射光，以及这些过程是如何与半导体的能带结构联系在一起的。我希望书中能够提供一些经典的实验证据和理论模型来支持这些解释，例如狄拉克方程在描述自由电子运动中的作用，或者能带理论如何解释半导体材料的导电特性。此外，我也非常好奇书中会如何处理“输运现象”这个概念，是仅仅局限于电荷的输运，还是会涉及到能量、动量等其他物理量的输运？我个人对电子在半导体中的运动轨迹和相互作用非常感兴趣，希望书中能有相关的模拟和可视化内容，能够帮助我更直观地理解这些抽象的概念。这本书的名字，预示着一次深入的探索，一次对半导体世界奥秘的揭示。

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当我看到“半导体光学和输运现象”这个书名时，我联想到的是那些驱动着我们数字世界运转的微小而强大的组件。我是一名在校的计算机科学学生，虽然我的专业重心不完全是硬件，但我深知底层硬件的性能直接影响着软件的体验。“半导体光学和输运现象”这个名字，给我一种感觉，它是在揭示构成我们数字基础设施的材料的“内在规律”。我希望这本书能够用一种清晰易懂的方式，解释为什么半导体材料会表现出如此独特的电学和光学特性。例如，我希望了解电子和空穴是如何在半导体材料中产生的，以及它们是如何在外部电场和内部电势差的作用下进行运动的。在光学方面，我尤其好奇半导体材料是如何与光相互作用的，比如吸收、发射、以及折射等现象，以及这些现象在光通信、光传感器等领域的应用。我期待书中能够包含一些关于半导体器件工作原理的介绍，比如二极管、三极管、以及集成电路的构建基础。虽然我不是物理或电子工程专业的学生，但我相信理解这些基础原理，能够让我更好地理解计算机硬件的局限性和发展方向。我希望这本书能够填补我在理解现代电子设备“心脏”的知识空白，让我对我们日常使用的技术有更深层次的认识。

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这本书的封面设计让我印象深刻，一种深邃的蓝色调，仿佛蕴含着宇宙间最神秘的光芒，而书名“半导体光学和输运现象”则以一种简洁而有力的字体呈现，没有过多的装饰，却能瞬间抓住我的注意力。我是一名物理系的学生，对半导体领域一直抱有浓厚的兴趣，但同时也清楚这个领域知识的复杂性和深度。在翻阅这本书之前，我曾尝试阅读过一些更基础的教材，也涉猎过一些相关的研究论文，但总感觉缺少一条清晰的脉络，难以将零散的知识点串联起来。因此，当我看到这本书时，我怀揣着一种期待，希望它能成为我理解半导体世界的一把钥匙。虽然我还没有深入阅读这本书的具体内容，但仅凭其严谨而富有吸引力的命名，以及透露出的专业气息，我就能感受到它背后所承载的学术深度和严谨性。我预想这本书会详细地阐述半导体材料在光照下的行为，例如光子的吸收、激发、以及由此产生的电学信号，同时也会深入剖析载流子在半导体内部的运动规律，包括漂移、扩散等关键机制。我个人尤其关注半导体在光电器件，如LED、光伏电池以及光电探测器中的应用，因此我非常期待书中能有详细的关于这些方面的理论解释和实际案例分析，能够帮助我理解这些器件的工作原理，以及在设计和优化过程中需要考虑的关键因素。同时，我也希望书中能够涵盖一些前沿的研究动态，比如量子点、钙钛矿等新型半导体材料的光学和输运特性，这些都是当前备受关注的研究热点。总而言之，这本书的出现，在我心中点燃了一团关于半导体科学探索的火焰，我迫不及待地想要开启这场知识的旅程。

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我对科学的探索，总是从一个核心概念出发，然后逐步深入到其相关联的各个方面。“半导体光学和输运现象”这个书名，精准地抓住了半导体领域最核心的两个研究维度，让我对即将展开的阅读充满期待。我通常会关注理论的严谨性和逻辑的连贯性，因此，我非常期待这本书能够清晰地阐述半导体材料的能带理论，以及它如何解释半导体材料的导电性。我希望能够深入理解载流子在电场和温度梯度下的输运机制，包括漂移、扩散以及热电效应等。在光学方面，我尤其感兴趣的是半导体材料与电磁波的相互作用，例如光子的吸收、激子形成以及光致发光等现象。我期待书中能够详细介绍这些光学现象背后的量子力学原理，并解释它们在光电器件中的应用。此外，我也希望书中能够涵盖一些与“输运现象”相关的更广泛的概念，比如在强磁场下的霍尔效应，或者在低维结构中的量子限制效应。这些内容将有助于我更全面地理解半导体材料的物理行为。总而言之，这本书的书名，预示着一次系统性的学习，一次对半导体物理世界深度探索的邀请，我已准备好迎接这场知识的洗礼。

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在我看来，科学知识的学习过程，往往是从对现象的观察到对机制的探究，再到对应用的理解。“半导体光学和输运现象”这个书名，直接指向了半导体材料核心的物理性质，这让我感到非常兴奋。我一直认为，对一个领域的理解，离不开对其基础材料的深入认识。因此，我非常期待这本书能够清晰地阐述半导体材料的分类，以及不同材料在光学和输运特性上的差异。例如，我希望能够了解为什么硅是目前最主流的半导体材料，而砷化镓和氮化镓等化合物半导体在特定领域又具有不可替代的优势。在输运方面，我特别想了解载流子在半导体材料中的迁移率和扩散系数是如何被材料本身性质以及外部环境所影响的。在光学方面，我期待书中能够详细介绍半导体材料的光谱特性，例如其吸收光谱、反射光谱以及发光光谱，并解释这些光谱特性是如何为不同的光电器件设计提供基础的。我希望书中能够提供一些实际的例子，展示这些基本的光学和输运原理是如何被应用于构建现代电子产品和通信设备中的。总而言之，这本书的名字，预示着一次对半导体材料“内在奥秘”的深入挖掘，一次连接基础理论与实际应用的桥梁。

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从我个人在电子工程领域的学习经历来看，对半导体器件的理解，离不开对电子如何在这些材料中流动以及如何与光相互作用的深入认识。“半导体光学和输运现象”这个书名，精准地捕捉到了我学习过程中最为核心和关键的两个方面。我通常认为，学习一个复杂的科学领域，需要从宏观现象入手，逐步深入到微观机制，再回溯到实际应用。我非常好奇这本书是如何组织其内容的，是先讲解基础的半导体物理，然后过渡到光学性质，再讨论输运现象，还是以一种更创新的方式来构建知识体系？我尤其希望书中能够提供清晰的物理图像和直观的数学推导，尤其是在描述载流子在电场和浓度梯度下的运动时，我期待能够有类似“流体动力学”或者“气体动力学”那样生动形象的比喻和模型。当然，我也希望书中能够提供一些相关的实验技术介绍，例如如何测量半导体的电导率、霍尔效应，以及如何表征其光学吸收和发射光谱。这些实验方法不仅能帮助我验证理论，更能让我体会到科学家们在探索这些现象时所付出的努力和智慧。如果书中还能涉及到一些与“输运现象”相关的更广泛的概念，比如热输运或者自旋输运，那将是意外的惊喜，因为这些都是当前交叉学科研究的前沿。总而言之，这本书的名字已经在我脑海中勾勒出了一个严谨的学术图景，一个能够填补我在理解半导体世界中的知识鸿沟的宝藏。

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作为一名对材料科学抱有热情的学生，我深知半导体材料之所以如此重要，很大程度上源于其独特的光学和输运特性，而这些特性又直接决定了它们在现代科技中的应用潜力。“半导体光学和输运现象”这个书名，直接点出了我最感兴趣的两个研究方向。我一直认为，理解一个材料的宏观性质，必须深入到其微观层面。因此，我非常期待书中能够详细介绍半导体材料的晶体结构、能带理论，以及这些基本概念如何影响其光学响应和载流子行为。例如，我希望能够了解不同半导体材料，如硅、砷化镓、氮化镓等，在光学特性上的差异，以及这些差异是如何由其独特的电子结构决定的。在输运现象方面，我对于载流子如何在电场作用下加速、碰撞，以及如何在浓度梯度下扩散的机制非常感兴趣。我也希望书中能够讨论一些更复杂的输运现象，例如在强电场下的饱和效应，或者在纳米尺度下的量子输运效应。这些微观机制的理解，对于设计更高效、更快速的电子器件至关重要。此外，我个人对半导体材料的光电转换机制尤为关注，例如光生载流子的产生、分离和复合过程。我期待书中能够提供清晰的理论模型来解释这些过程，并展示如何在实际器件中优化它们。总的来说，这本书的书名已经成功地引起了我对半导体领域深层知识的渴望，我迫不及待地想通过阅读它来满足我的好奇心。

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作为一名对信息技术发展前沿领域充满好奇的科技爱好者，我始终关注着能够驱动下一代电子设备的基石——半导体技术。“半导体光学和输运现象”这个书名，直接点出了这个领域的核心，让我对其内容充满了期待。我倾向于从应用的角度去理解基础科学，因此，我非常希望这本书不仅能够深入讲解半导体材料的光学和输运原理，还能将这些原理与实际的器件应用紧密地联系起来。例如，我希望能够了解半导体材料如何被用于制造高速的晶体管、高效的光电探测器、或者用于数据通信的光纤通信技术。我特别关注在光通信领域，半导体激光器和光调制器的工作原理，以及它们所依赖的光学特性和载流子动力学。同时，我也对高密度存储技术中半导体材料的输运特性如何影响数据读写速度和可靠性感到好奇。我期待书中能够提供一些关于这些应用场景的理论分析和设计思路，帮助我理解为什么某些材料和结构更适合特定的应用。此外，我也对未来半导体技术的发展趋势，例如量子计算、柔性电子等领域，也充满了兴趣，希望书中能够触及到这些前沿话题，并解释它们背后的科学基础。总而言之，这本书的名字，成功地勾起了我对半导体技术在现代科技中的关键作用的深入了解的强烈愿望。

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