【官方正版】 電子，電子誰來拯救摩爾定律？物理工程領域半導體以及電晶體管子模型自鏇電子學納米技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 半導體
• 電晶體
• 納米技術
• 自鏇電子學
• 摩爾定律
• 物理工程
• 電子工程
• 電子器件
• 集成電路
• 材料科學

店鋪： 書論圖騰圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302368458

商品編碼：27974458173

叢書名： 電子電子誰來拯救摩爾定律

開本：32開

齣版時間：2014-11-01

基本信息

書名:電子，電子！誰來拯救摩爾定律？

：35.00元

作者:張天蓉

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-12-1

ISBN：9787302368458

字數：

頁碼：249

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.3kg

編輯推薦

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量子、能帶、晶格、玻色子、自鏇、費米子、霍爾效應、凝聚態、拓撲絕緣體

描述和探索這些概念、理論的發生與發展

法拉第、特斯拉、赫茲、郎道、肖剋利、霍爾

解讀這些大師們的科學工作及趣聞軼事

《電子，電子!誰來拯救摩爾定律》由點閱讀齣品。

點閱讀（The Origin）(微信號：ydreadtup)，清華大學齣版社旗下的圖書品牌，秉承“科學，讓個人更智慧，讓社會更理性”的理念，緻力於科學普及和科技文化類圖書的齣版，傳播科學知識、科學精神、科學方法，展現科學的真實、獨立、智慧、多變、寬容、動人及迷人。

目錄

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內容提要

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什麼因造成瞭摩爾定律的危機？誰來拯救它？電子技術背後有哪些物理理論？相關的物理學傢們當前在研究些什麼熱門課題？他們的研究成果能延續摩爾定律嗎？電子在半導體中是怎樣舞蹈的？此書將帶你走近與此有關的物理及工程領域，從迴顧半導體以及電的曆史開始，到三隻腳的魔術師—晶體管的發明；從子模型的曆史演化，到熱門的自鏇電子學研究，一直到目前的納米技術以及凝聚態中的前沿進展，諸如量子霍爾效應、拓撲絕緣體，等等。

文摘

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作者介紹

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張天蓉，女。美國得州奧斯汀大學理論物理博士，現住美國芝加哥。研究課題包括廣義相對論、黑洞輻射、費曼路徑積分、毫微微秒激光、集成電路EDA軟件等。發錶專業論文三十餘篇。2008年齣版科普小說《新東方夜譚》；2010年11月齣版懸疑小說《美國房客》。2012年開始，在科學網發錶一係列科普博文，其文風深入淺齣，趣味盎然，亦保持科學的嚴謹性，深得讀者喜愛。是第六版《十萬個為什麼》物理捲參編者之一。2013年齣版科普讀物：《蝴蝶效應之謎:走近分形與混沌》和《世紀幽靈:走近量子糾纏》。

《矽榖黎明：微電子革命的先聲與迴響》 第一章：原子時代的曙光——量子力學與半導體材料的誕生 自人類學會利用火，便開啓瞭對物質世界改造的漫漫徵途。從石器時代的粗礪，到青銅時代的堅韌，再到鋼鐵時代的鋒芒，人類文明的每一次躍升，都與材料的進步息息相關。然而，真正的革命，隱藏在肉眼無法企及的微觀尺度。二十世紀初，量子力學的誕生，如同一束穿透迷霧的曙光，照亮瞭原子與亞原子粒子的奇妙世界。 普朗剋的量子假說、愛因斯坦的光電效應解釋，以及玻爾的原子模型，層層剝繭，揭示瞭能量的離散性以及電子在原子軌道中的運動規律。這一理論基石的奠定，為理解和操控物質的微觀性質打開瞭大門。科學傢們開始將目光投嚮那些在特定條件下錶現齣奇特導電性能的材料——半導體。 鍺、矽，這些在地殼中並不稀有的元素，在經過精心提純和摻雜處理後，展現齣瞭令人驚嘆的潛力。摻雜，即有意地在純淨的半導體晶體中引入微量的雜質原子，能夠極大地改變其導電性能。例如，當在矽晶體中摻入五價元素（如磷）時，會産生多餘的自由電子，形成N型半導體；而摻入三價元素（如硼）時，則會産生“空穴”，也就是缺少電子的空位，形成P型半導體。這種對導電性的精妙調控，為日後電子器件的設計提供瞭核心的物質基礎。 早期的半導體研究，充滿瞭探索與麯摺。科學傢們在實驗室裏，用坩堝熔煉、晶體生長等古老而又精密的工藝，試圖獲得高質量的半導體晶體。他們通過各種方法測量材料的電阻率、載流子濃度和遷移率，試圖理解摻雜濃度、溫度等因素對其電學性能的影響。這一時期，雖然與後來的集成電路時代相去甚遠，但正是這些基礎性的研究，播下瞭微電子革命的種子，為後續的突破奠定瞭不可或缺的理論和材料根基。 第二章：二極管與三極管的誕生——“開關”的藝術與信息時代的黎明 理解瞭半導體的神奇特性，下一個邏輯步驟便是如何利用它們來構建能夠執行特定功能的電子器件。在這一過程中，兩個劃時代的器件應運而生：二極管和三極管，它們共同拉開瞭電子信息時代的序幕。 二極管，顧名思義，是一個具有兩個電極的器件。它巧妙地利用瞭PN結的單嚮導電性。PN結是指將N型半導體和P型半導體緊密地結閤在一起形成的界麵。當外加電壓的方嚮使得電子能夠從N區流嚮P區，或者空穴能夠從P區流嚮N區時，電流就能夠順暢通過，這被稱為正嚮導通。而當外加電壓的方嚮相反時，PN結兩側的載流子會被吸引遠離結區，形成一個耗盡層，阻礙電流的通過，這被稱為反嚮截止。 正是這種“隻允許電流朝一個方嚮流動”的特性，使得二極管成為整流器、開關以及信號檢波器的理想選擇。在早期無綫電接收機中，二極管就扮演著將高頻交流信號轉換為低頻直流信號的關鍵角色，使得人們能夠收聽到遠方的廣播。 然而，真正開啓信息時代大門的，是晶體管（Transistor）的發明。相比於電子管，晶體管具有體積小、功耗低、壽命長、響應速度快等諸多優勢。晶體管的基本原理，是利用一個電極（柵極）的電壓來控製另外兩個電極（源極和漏極）之間電流的大小。 最早的晶體管是點接觸型晶體管，由美國貝爾實驗室的肖剋萊（Shockley）、巴丁（Bardeen）和布拉頓（Brattain）於1947年發明。它的結構相對簡單，但性能並不穩定。隨後，肖剋萊提齣瞭更具理論和實踐意義的結型晶體管，尤其是場效應晶體管（FET）和雙極結型晶體管（BJT）。 雙極結型晶體管（BJT）通常由三個半導體層組成，例如NPN或PNP結構。它利用基極（Base）的微小電流來控製集電極（Collector）和發射極（Emitter）之間的大電流。這種“放大”作用，使得微弱的電信號能夠被放大，從而在通信、測量等領域發揮巨大作用。 場效應晶體管（FET）則利用柵極施加的電場來改變溝道中的載流子濃度，從而控製源極和漏極之間的電流。FET具有輸入阻抗高、功耗低的優點，在現代集成電路中得到瞭廣泛應用，尤其是MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）。 晶體管的發明，標誌著人類進入瞭真正的電子時代。它不僅僅是一個器件，更是一種思想的飛躍——將信息以電信號的形式進行處理、放大和傳輸，從而為計算機、通信設備以及各種自動化控製係統的誕生奠定瞭基礎。 第三章：集成電路的曙光——“芯片”的誕生與摩爾定律的啓示 在晶體管誕生的初期，電子電路的構建仍然是通過一個個分立的晶體管、電阻、電容等元件，通過導綫進行復雜的連接。這種“搭積木”的方式，不僅體積龐大，而且可靠性較低，生産效率也受到極大的限製。科學傢們開始思考，能否將眾多的電子元器件集成到同一塊半導體材料上？ 這一突破性的設想，在20世紀50年代末期成為瞭現實。集成電路（Integrated Circuit，IC），俗稱“芯片”，應運而生。傑剋·基爾比（Jack Kilby）和羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）在不同的地方，幾乎同時實現瞭這一偉大的創舉。 集成電路的核心思想，是將構成電子綫路的眾多半導體器件（如晶體管、二極管、電阻、電容等）以及它們的連接導綫，用半導體工藝（如光刻、擴散、刻蝕等）集成在同一塊矽片上。這種高度集成的特性，使得電子設備能夠實現前所未有的小型化、高性能化和低功耗化。 集成電路的製造過程，是一項極其精密且復雜的工程。它依賴於一係列精湛的工藝步驟： 1. 晶圓製備： 首先需要生長高純度的矽單晶棒，然後將其切割成薄而圓的矽片，稱為晶圓（Wafer）。 2. 氧化： 在矽片錶麵形成一層二氧化矽（SiO2）絕緣層。 3. 光刻（Photolithography）： 這是集成電路製造中最關鍵的步驟之一。利用光刻機將設計好的電路圖形轉移到塗覆有光刻膠的矽片上。光綫照射過的區域，光刻膠的性質會發生改變，隨後可以通過顯影將不需要的部分去除，留下電路圖形的掩模。 4. 摻雜（Doping）： 通過擴散或離子注入等方式，在特定的區域引入雜質，改變半導體的導電類型，形成PN結。 5. 刻蝕（Etching）： 利用化學腐蝕或物理轟擊的方法，去除不需要的材料，例如二氧化矽或金屬層。 6. 金屬化（Metallization）： 在芯片錶麵形成金屬導綫，用於連接各個器件。 通過反復進行以上工藝步驟，一層層地構建齣復雜的電子綫路。一枚小小的芯片，可能就包含瞭數百萬甚至數十億個晶體管，它們協同工作，執行著極其復雜的計算和控製任務。 集成電路的齣現，徹底改變瞭電子工業的麵貌。它使得計算機從龐大的“電子管巨獸”變成傢用颱式機，再到今天的掌上智能手機，實現瞭驚人的飛躍。通信、消費電子、工業控製、醫療設備等各個領域，都因集成電路而煥發新的活力。 就在集成電路蓬勃發展的時代背景下，英特爾公司的聯閤創始人戈登·摩爾（Gordon Moore）在1965年提齣瞭一個著名的觀察，後被稱為“摩爾定律”（Moore's Law）。他預測，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18到24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。這一定律並非物理定律，而是一種技術發展的趨勢預測。然而，在接下來的幾十年裏，集成電路製造商們如同受到瞭神聖的召喚，孜孜不倦地追求著摩爾定律的實現。他們不斷縮小晶體管的尺寸，提高工藝精度，將更多的晶體管塞進同一塊芯片，極大地推動瞭計算能力的指數級增長，也深刻地影響瞭整個科技和經濟社會的發展進程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題，【官方正版】 電子，電子誰來拯救摩爾定律？物理工程領域半導體以及電晶體管子模型自鏇電子學納米技術，讓我産生瞭一種非常強烈的探索欲望，尤其是“電子誰來拯救摩爾定律？”這個疑問句，瞬間抓住瞭我。這不僅僅是一個關於半導體技術的討論，更像是對未來信息技術發展方嚮的一次深刻追問。我非常好奇書中是如何將“半導體”、“電晶體管子模型”、“自鏇電子學”和“納米技術”這幾個看似獨立卻又緊密相連的概念融會貫通的。我期待書中能夠提供關於下一代半導體材料的最新研究進展，比如寬禁帶半導體（GaN, SiC）或者二維材料（石墨烯, MoS2）在突破摩爾定律方麵的潛力。更重要的是，“電晶體管子模型”的引入，錶明這本書不會僅僅停留在宏觀的討論，而是會深入到底層器件的物理機製。我希望書中能詳細闡述，當器件尺寸縮小到納米級彆時，傳統的電晶體管模型是如何失效的，以及如何通過引入量子力學效應、錶麵態等因素來構建更精確的模型。同時，對於“自鏇電子學”和“納米技術”的結閤，我充滿期待，想知道它們如何能夠實現比傳統電荷基半導體更高效的計算和存儲。我希望書中能夠展現一些前沿的實驗成果，或者理論上的突破，能夠讓我對未來電子器件的發展有一個更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目，讓我聯想到瞭前幾年熱議的“後摩爾時代”的討論，但它並沒有停留在概念層麵，而是直接指嚮瞭具體的技術路徑——“半導體”、“電晶體管子模型”、“自鏇電子學”以及“納米技術”。這幾個關鍵詞在我看來，幾乎涵蓋瞭當前信息技術最核心的幾個發展方嚮。尤其“電晶體管子模型”這一點，我非常感興趣。因為我們知道，所有復雜的集成電路都是由無數個基本的晶體管構成的，而對晶體管行為的精確建模，是設計高性能、低功耗芯片的基礎。當器件尺寸不斷逼近物理極限時，傳統的經典模型已經難以準確描述其行為，量子效應、短溝道效應等一係列復雜因素都需要被納入考量。我希望這本書能夠提供一些關於如何改進和擴展現有晶體管模型的新思路，或許是引入瞭新的物理參數，或許是采用瞭更先進的數學描述方法。同時，我也非常關注“自鏇電子學”和“納米技術”與半導體模型的結閤。比如，如何設計一個能夠同時考慮電荷和自鏇輸運特性的自鏇電子學晶體管模型？在納米尺度下，材料的錶麵效應和界麵效應變得尤為重要，這些因素又該如何體現在模型中？這本書是否有這方麵的深入探討，或者提供瞭一些可以參考的建模框架，這一點對我而言至關重要。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對前沿科學充滿好奇的讀者，我一直對“自鏇電子學”和“納米技術”這兩個詞組有著莫名的興奮感。這本書的標題將它們並列，暗示瞭一種深刻的聯係，這讓我産生瞭強烈的閱讀興趣。我理解自鏇電子學不僅僅是利用電子的電荷，更重要的是探索其固有的自鏇屬性，這為信息存儲和處理帶來瞭全新的維度，理論上可以實現更低功耗、更高速度的器件。而納米技術，則是將物理實在的尺度縮小到原子和分子級彆，為我們提供瞭操縱物質的終極工具。我迫切想知道，在這本書中，這兩者是如何被融閤起來，共同為突破摩爾定律的睏境提供解決方案的。我希望書中能夠詳細闡述，例如如何利用納米結構來精確控製電子自鏇的定嚮，或者如何通過設計新型的納米磁性材料來實現高效的自鏇注入和探測。我期待看到那些前沿的實驗結果，以及理論模型如何指導實驗的進展。這本書是否會揭示一些令人驚嘆的器件原型，或者提供一套全新的設計哲學，讓我在閱讀後能夠對未來的電子器件有一個更清晰、更具象的認知？我尤其關心，這種跨學科的融閤，是否真的能夠催生齣能夠與傳統半導體器件一較高下，甚至超越它們的顛覆性技術。

評分☆☆☆☆☆

當我看到“電子誰來拯救摩爾定律？”這個充滿挑戰性的問句時，我立刻被吸引瞭。這不僅是一個技術問題，更是一個關乎未來科技發展方嚮的哲學性探討。這本書的副標題，則將這個宏大的議題具體化到“物理工程領域半導體以及電晶體管子模型自鏇電子學納米技術”這些硬核的學科領域。我非常期待書中能夠深入挖掘當前半導體行業麵臨的瓶頸，並詳細解析那些可能突破瓶頸的創新技術。我尤其關注“自鏇電子學”的部分，因為它代錶瞭一種全新的信息處理範式，有望在功耗和速度上帶來革命性的提升。書中是否會介紹一些基於自鏇的新型存儲器，比如MRAM的最新進展？或者，是否存在利用自鏇波進行信息傳輸的嶄新概念？同時，“納米技術”作為實現這些前沿概念的基石，也讓我充滿瞭好奇。我希望書中能夠展示如何通過納米加工技術來製造齣具有特定電子自鏇特性的納米器件，並深入探討納米尺度下材料的量子力學效應如何影響器件的性能。如果書中能夠提供一些關於如何設計和製備新型納米功能材料的思路，或者介紹一些在納米器件製造過程中剋服關鍵技術難題的案例，那將是我最大的收獲。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題真是直擊痛點，讓我這個曾經在電子工程領域摸爬滾打多年的老兵，心中激起瞭層層漣漪。摩爾定律，這個曾經照亮半導體行業前進道路的燈塔，如今卻顯露齣一絲疲態，讓人不禁思考，在物理和工程的疆界上，我們是否正在逼近一個難以逾越的瓶頸？書中提到的“電子誰來拯救”這樣的提問，本身就充滿瞭對未來的探索和一絲隱憂，這讓我非常期待書中能夠深入探討那些可能顛覆現有格局的新興技術和理論。我尤其關注那些關於“半導體以及電晶體管子模型”的部分，因為這直接關係到我們理解和設計下一代計算器件的基礎。要知道，任何微小的模型改進，都可能帶來性能上的飛躍，尤其是在越來越微縮的晶體管尺寸下，量子效應的顯現使得傳統的模型麵臨挑戰，新的物理機製的引入變得至關重要。我希望書中能夠提供一些前沿的研究成果，不僅僅是理論的堆砌，更希望能有實際的案例分析，例如如何通過改進柵極結構、溝道材料，或者探索新的工作原理來突破現有材料和工藝的限製。我很好奇，那些在實驗室裏閃爍的微弱火花，是否能夠最終匯聚成拯救摩爾定律的熊熊烈火。