半导体物理与器件 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业

作者:尼曼

出品人:

页数:748

译者:

出版时间:2011-10

价格:89.00元

装帧:

isbn号码:9787121146985

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《光学系统设计与分析》 第一章：光的基础理论与波动光学 本章系统回顾了光的本质及其在介质中的传播规律。我们将深入探讨光的电磁波理论，包括麦克斯韦方程组在光学领域的应用，以及光的波粒二象性。重点阐述了光的干涉、衍射和偏振现象，为后续的光学系统设计奠定坚实的理论基础。 1.1 光的电磁场理论与麦克斯韦方程组 详细介绍光波的产生、传播机制，以及在不同介质中（如真空、透明介质、金属）的电磁场行为。讨论边界条件下的反射与折射定律，并引入菲涅尔公式进行定量描述。 1.2 波动光学基础 深入分析光的干涉现象，包括相干光源的条件、光程差的计算及其对干涉条纹的影响。对杨氏双缝干涉、薄膜干涉（牛顿环、等厚干涉）进行详细的理论建模与实验验证。 1.3 衍射理论与应用 系统介绍惠更斯-菲涅耳原理，并将其应用于单缝、圆孔和光栅的衍射分析。重点探讨夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的数学模型，并分析其在光瞳函数（Pupil Function）中的体现。 1.4 光的偏振现象 阐述自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生与判据。通过琼斯矩阵和穆勒矩阵分析偏振元件（如偏振片、四分之一波片）对光波偏振态的改变。 第二章：几何光学与成像原理 几何光学是分析复杂光学系统结构和初步确定成像特性的基础。本章侧重于宏观光线追迹、成像定律以及对像差的初步认识。 2.1 光线追迹与成像 基于费马原理，推导反射和折射定律。建立共轭点、焦距、放大率等基本概念。系统介绍矩阵光学方法（ABCD矩阵法），用于快速分析多镜片系统的光路和光束传输特性。 2.2 常用光学元件的特性 详细分析平面镜、球面透镜、球面反射镜的成像特性。讨论不同曲率半径和材料折射率对焦距的影响。引入光学系统设计中的关键参数，如数值孔径（NA）、视场角（FOV）和有效焦距。 2.3 像差理论基础 引入轴上像差和轴外像差的概念。详细分析五大几何像差：球差、彗差、像散、场曲和畸变，通过Zernike多项式描述像差的分布形态，并探讨其对成像质量的根本性影响。 第三章：现代光学系统设计与优化 本章是全书的核心，专注于将理论知识转化为可制造、高性能的光学系统。涵盖了从需求定义到系统公差分析的全过程。 3.1 光学系统成像质量评价 引入调制传递函数（MTF）作为客观评价成像质量的核心指标。详细推导理想光学系统和存在像差系统的MTF曲线，并解释其与人眼分辨力的关系。介绍点扩散函数（PSF）和弥散斑的大小。 3.2 经典光学系统结构 对常见的、具有里程碑意义的光学系统进行深入剖析，包括： 折射望远镜系统：开普勒式、伽利略式、折射式天文望远镜的设计原理与像差校正。 反射式望远镜系统：牛顿式、卡塞格林式、施密特-卡塞格林式系统的结构特点、优缺点及其在不同应用中的适用性。 显微物镜设计：讨论高数值孔径物镜的像差校正策略，如复消色差、消球差的实现。 3.3 自由曲面与非球面设计 介绍如何利用非球面取代传统球面以校正球差和彗差，提高系统效率。深入探讨自由曲面的数学描述、制造可行性及在复杂系统（如照明系统或广角镜头）中的应用。 3.4 缓冲与公差分析 系统的设计完成后，必须进行对制造误差的敏感性分析。本节讲解如何通过蒙特卡洛模拟和灵敏度分析来确定关键光学元件的制造公差（如厚度、曲率半径、元件间距），确保成品率和系统性能的稳定性。 第四章：光信息传输与特殊光学元件 本章聚焦于光在现代信息技术中的应用，特别是涉及光束整形和调制的技术。 4.1 光束传播与衍射光学元件 研究高斯光束的传播特性及其在光瞳中的分布。详细介绍衍射光学元件（DOE），如全息透镜、相位板（Phase Plate）的设计原理，及其在光束整形、扫描和耦合中的应用。 4.2 增益与损失元件 分析光学系统中的能量损耗来源，包括吸收、散射和表面反射。介绍减反射（AR）涂层和高反射（HR）涂层的多层介质膜设计理论，计算其在特定波长范围内的性能指标。 4.3 非线性光学基础 初步介绍光与物质相互作用的非线性效应，包括频率转换（倍频、和频）和光限幅效应，为理解高功率激光系统中的挑战提供背景知识。 第五章：光学系统制造与检测 本章连接设计与实际制造环节，讨论如何将理论模型转化为可测量的物理产品。 5.1 现代光学加工技术 概述传统光学加工（研磨、抛光）和现代精密加工技术，如计算机控制的单点金刚石车削、离子束抛光（IBF）和磁流变抛光（MRF）的原理和精度水平。 5.2 光学元件的表面计量与检测 详细介绍干涉仪在面形检测中的应用，如Fizeau、Twyman-Green干涉仪。阐述如何利用波前误差数据（PV/RMS）来评价光学元件的制造质量。讨论MTF检测设备的工作原理。 5.3 系统装调与性能验证 介绍复杂光学系统（如变焦系统、自适应光学系统）的装配流程，包括元件的定位、对中和必要的调整步骤。阐述在实验室环境下如何通过实际测试（如MTF测试、焦平面扫描）来验证系统是否满足设计指标。 总结 《光学系统设计与分析》旨在为读者提供一个从微观波动理论到宏观系统集成的完整知识框架。通过对经典光学理论的严谨论述，结合现代设计工具和制造工艺的介绍，使读者能够独立完成复杂光学系统的概念设计、初级优化以及性能评估工作，为工程实践打下坚实基础。

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作为一名资深研究人员，我更关注的是那些处于知识前沿和交叉学科的讨论。这本书在这方面也展现了极高的水准。它并没有将“半导体物理与器件”局限在传统的晶体管和二极管范畴内，而是大胆地引入了许多新兴领域的内容。比如，关于自旋电子学中非阿贝尔任意子的基础描述，以及拓扑绝缘体表面态的初步探讨，这些内容虽然简略，但足以勾勒出未来几十年半导体领域可能的发展方向。作者在介绍这些前沿概念时，保持了高度的严谨性，但同时又用非常精炼的语言总结了其核心物理意义，避免了陷入过多的数学细节而失焦。这对于希望快速了解一个新兴领域全貌的研究者来说，无疑是一份宝贵的导航图。这本书的视野之广，让我确信它不仅是学生学习的优秀教材，更是我们这些研究人员保持知识更新、拓展研究思路的重要参考资料。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的理论深度是令人印象深刻的，它不像市面上很多入门书籍那样浅尝辄止，而是扎扎实实地在关键领域进行了深入的挖掘。特别是关于量子效率和光电导增益的章节，作者的处理方式非常专业和细致。他没有回避薛定谔方程在特定势场下的解法，而是以一种循序渐进的方式，从一维势垒模型开始，逐步过渡到更复杂的异质结结构。对于我这种需要进行前沿器件设计的人来说，这种层次分明的讲解至关重要。更值得称道的是，书中对不同材料体系（如III-V族化合物半导体与硅基材料）的特性差异进行了对比分析，并解释了为什么在特定的应用场景下会选择某一种材料。这种系统性的比较分析，帮助我建立了一个更全面的知识体系，而不是只停留在对单一材料的理解上。读完这一部分，我感觉自己对“为什么”这个问题的认识，比以往任何时候都要深刻。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，非常符合我个人偏好的学习节奏。它并非那种要求你一口气读完所有内容的“大部头”，更像是一位经验丰富的导师，在关键节点为你设置了“自检点”。每完成一个核心概念的阐述后，作者都会设置一些“思考题”或“拓展阅读建议”，这些内容并非简单的习题，而是引导你去思考当前知识点在更广阔物理图景中的位置。例如，在讲解载流子输运模型时，它会提示你去思考玻尔兹曼输运方程的局限性，并简要介绍蒙特卡洛方法的引入思路。这种主动引导思考的结构，迫使我必须停下来，将新学的知识与已有的物理直觉进行碰撞和整合，极大地提高了我的知识内化速度。我很少在读教科书时会有一种“与书本对话”的感觉，但这本书的互动性设计，让我切实感受到了这种积极的反馈循环。

评分☆☆☆☆☆

我是一个工程背景的从业者，在实际工作中经常会遇到一些半导体器件的性能瓶颈问题，但以往的理论书籍往往过于侧重纯理论的推导，让我感觉离实际应用总隔着一层纱。然而，这本书的厉害之处就在于它巧妙地将基础物理原理与实际器件操作紧密地结合在了一起。它没有停留在讨论理想状态下的材料性质，而是花了大量篇幅去分析“杂质、缺陷和界面效应”这些在现实世界中至关重要的因素是如何影响器件特性的。比如，关于PN结的反向恢复过程，书中不仅给出了物理图像，还结合了实际的开关速度限制来探讨，这对我解决一些高速开关电路中的寄生效应问题提供了极大的启发。我特别欣赏作者在讲解MOSFET工作原理时所采用的类比手法，它将复杂的电场和载流子输运过程，比喻成水流通过不同地形的阻力，这种生动的描述，让那些原本晦涩的阈值电压、跨导等参数的意义变得异常清晰。这本书真正做到了连接理论与实践的桥梁。

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这本书的封面设计和排版实在太吸引人了，那种深邃的蓝色调，配上简洁的几何图形，立刻就能感受到一种严谨而又充满现代感的氛围。我原本对“半导体物理与器件”这个主题有些望而生畏，感觉会是枯燥的公式和抽象的概念堆砌，但这本书的内页设计却给了我一个惊喜。字体选择清晰易读，图表的质量非常高，无论是能带结构图还是晶体管的结构示意图，都标注得非常清晰，即便是初学者也能快速抓住重点。更棒的是，很多关键的物理过程，作者都配上了非常直观的插图和流程图，这在同类教材中是很少见的。它没有直接陷入复杂的数学推导，而是先用清晰的语言勾勒出概念的全貌，让你先建立一个宏观的认知框架，然后再逐步深入细节。这种“先搭框架，后填细节”的叙事方式，极大地降低了我的学习门槛，让我感觉阅读过程更像是一次有引导的探索之旅，而不是被动地接收信息。特别是对一些经典实验现象的描述，作者似乎花了很多心思去模拟那种“灵光一闪”的瞬间，让原本冰冷的知识点变得鲜活起来。

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讲得挺清楚啦，深度也还合适吧（对于我这种菜鸡来说还是要花点时间）。前半部分讲物理基础的东西还是Pierret讲得好一些（量子物理基础那块除外）。另外内容有不少地方有些旧了。

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讲得挺清楚啦，深度也还合适吧（对于我这种菜鸡来说还是要花点时间）。前半部分讲物理基础的东西还是Pierret讲得好一些（量子物理基础那块除外）。另外内容有不少地方有些旧了。

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