半导体物理性能手册 第2卷(下) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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日足立贞夫 著

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出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560345178

商品编码：29714050046

包装：平装

出版时间：2014-04-01

基本信息

书名:半导体物理性能手册 第2卷(下)

定价：248.00元

售价：168.6元,便宜79.4元,折扣67

作者:(日)足立贞夫

出版社：哈尔滨工业大学出版社

出版日期：2014-04-01

ISBN：9787560345178

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版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

足立贞夫编著的《半导体物理性能手册(第2卷下 )/Springer手册精选原版系列》介绍了各族半导体、化合物半导体的物理性能，包括： Structural Properties结构特性 Thermal Properties热学性质 Elastic Properties弹性性质 Phonons and Lattice Vibronic Properties 声子与晶格振动性质 Collective Effects and Related Properties集体效应及相关性质 Energy-Band Structure：Energy-Band Gaps 能带结构：能带隙 Energy—Band Structure：Electron and Hole Effective Masses能带结构：电子和空穴的有效质量 Electronic Deformation Potential电子形变势 Electron Affinity and Schottky Barrier Height电子亲和能与肖特基势垒高度 Optical Properties光学性质 Elastooptic，Electrooptic， andNonlinearOptical Properties弹光、电光和非线性光学性质 Carrier Transport Properties载流子输运性质 《半导体物理性能手册(第2卷下)/Springer手册精选原版系列》适用对象包括材料、微电子学、电子科学与技术等专业的本科生和研究生，以及从事半导体研究的专业人员。

目录

Preface
Acknowledgments
Contents of Other Volumes
10 Wurtzite Gallium Nitride (a-GaN)
10.1 Structural Properties
10.1.1 Ionicity
10.1.2 Elemental Isotopic Abundance and Molecular Weight
10.1.3 Crystal Structure and Space Group
10.1.4 Lattice Constant and Its Related Parameters
10.1.5 Structural Phase Transition
10.1.6 Cleavage Plane
10.2 Thermal Properties
10.2.1 Melting Point and Its Related Parameters
10.2.2 Specific Heat
10.2.3 Debye Temperature
10.2.4 Thermal Expansion Coefficient
10.2.5 Thermal Conductivity and Diffusivity
10.3 Elastic Properties
10.3.1 Elastic Constant
10.3.2 Third-Order Elastic Constant
10.3.3 Young's Modulus, Poisson's Ratio, and Similar
10.3.4 Microhardness
10.3.5 Sound Velocity
10.4 Phonons and Lattice Vibronic Properties
10.4.1 Phonon Dispersion Relation
10.4.2 Phonon Frequency
10.4.3 Mode Gruneisen Parameter
10.4.4 Phonon Deformation Potential
10.5 Collective Effects and Related Properties
10.5.1 Piezoelectric Constant
10.5.2 Frohlich Coupling Constant
10.6 Energy-Band Structure: Energy-Band Gaps
10.6.1 Basic Properties
10.6.2 E0-Gap Region
10.6.3 Higher-Lying Direct Gap
10.6.4 Lowest Indirect Gap
10.6.5 Conduction-Valley Energy Separation
10.6.6 Direct-Indirect-Gap Transition Pressure
10.7 Energy-Band Structure: Electron and Hole Effective Masses
10.7.1 Electron Effective Mass: F Valley
10.7.2 Electron Effective Mass: Satellite Valley
10.7.3 Hole Effective Mass
10.8 Electronic Deformation Potential
10.8.1 Intravalley Deformation Potential: F Point
10.8.2 Intravalley Deformation Potential: High-Symmetry Points
10.8.3 Intervalley Deformation Potential
10.9 Electron Affinity and Schottky Barrier Height
10.9.1 Electron Affinity
10.9.2 Schottky Barrier Height
10.10 Optical Properties
10.10.1 Summary of Optical Dispersion Relations
10.10.2 The Reststrahlen Region
10.10.3 At or Near the Fundamental Absorption Edge
10.10.4 The Interband Transition Region
10.10.5 Free-CarrierAbsorption and Related Phenomena
10.11 Elastooptic, Electrooptic, and Nonlinear Optical Properties
10.11.1 Elastooptic Effect
10.11.2 Linear Electrooptic Constant
10.11.3 Quadratic Electrooptic Constant
10.11.4 Franz-Keldysh Effect
10.11.5 Nonlinear Optical Constant
10.12 Carrier Transport Properties
10.12.1 Low-Field Mobility: Electrons
10.12.2 Low-Field Mobility: Holes
10.12.3 High-Field Transport: Electrons
10.12.4 High-Field Transport: Holes
10.12.5 Minority-Carrier Transport: Electrons inp-Type Materials
10.12.6 Minority-Carrier Transport: Holes in n-Type Materials
10.12.7 Impact Ionization Coefficient
11 Cubic Gallium Nitride(b-GaN)
12 Gallium Phosphide(Gap)
13 Gallium Arsenide(GaAs)
14 Gallium Antimonide(GaSb)
15 Indium Nitride(InN)
16 Indium Phosphide(InP)
17 Indium Arsendide(InAs)
18 Indium Antimonide(InSb)

作者介绍

文摘

序言

《量子材料的先进制备与性能调控》 内容概述： 本书聚焦于当前材料科学领域中最具活力和发展潜力的量子材料，深入探讨了这些材料从制备到性能调控的各个关键环节。全书分为上下两卷，本卷为下卷，主要侧重于量子材料的先进制备技术、性能表征方法及其在能源、信息、健康等前沿领域的应用探索。内容涵盖了原子尺度精准构筑、外延生长、二维材料的裁剪与组装、拓扑材料的设计与合成，以及先进的电子显微学、光谱学和输运测量技术。同时，本书还系统性地介绍了如何通过引入缺陷、掺杂、应变工程、界面工程等手段，精确调控量子材料的电子、光学、磁性及拓扑等基本物理性能，并进一步拓展其在催化、传感、量子计算、光电器件等领域的应用前景。 第一部分：量子材料的先进制备技术 本部分详细介绍了构建高性能量子材料的最新制备策略和技术。 原子尺度精确构筑： 分子束外延（MBE）与化学气相沉积（CVD）的协同应用： 深入解析了MBE和CVD在高质量单晶薄膜生长中的优势互补。MBE以其卓越的原子层控制能力，能够实现超高纯度和原子级平整度的生长，尤其适用于生长复杂的超晶格结构和原子层厚度的功能层。CVD则在成本效益、大规模生产以及复杂组分的引入方面展现出优势，特别是对于二维材料（如石墨烯、h-BN、过渡金属硫化物）的高效制备。本书将重点阐述如何通过优化生长参数（温度、压力、前驱体流量、载气等）以及设计先进的反应腔体，实现对晶体取向、相结构、层数以及晶界控制的精确调控。 原子层沉积（ALD）与原子层外延（ALE）： 探讨了ALD在实现纳米尺度、高深宽比结构精确包覆和均匀沉积方面的独特作用，以及其在制备多层功能氧化物、金属或半导体薄膜中的应用。ALE作为ALD的一种延伸，进一步强调了通过化学反应序列实现原子层级别的自限性生长，对于实现高度有序、无缺陷的纳米结构材料具有重要意义。 激光辅助与等离子体增强制备技术： 介绍了激光诱导生长、激光剥离以及等离子体辅助化学气相沉积（PACVD）等先进技术。激光的瞬时高能量密度可以用于实现特殊相的稳定化、纳米晶体的定向生长以及缺陷的钝化。等离子体技术则能够降低反应温度，提高反应活性，促进复杂组分或非平衡相的形成。 二维材料的裁剪与组装： 化学剥离与机械剥离的优化： 详细分析了二维材料（如MoS2, WSe2, BN）从块体材料中剥离的化学和物理方法，并讨论了如何通过改进溶剂体系、超声处理条件以及选择性化学反应，提高剥离效率和材料的完整性。机械剥离法则强调了通过范德华力作用，利用胶带或其他粘附材料实现单层甚至亚单层的二维材料转移，并介绍了先进的转移技术以减小损伤和污染物。 “自下而上”的合成策略： 重点介绍通过CVD生长、原子层沉积等方法，直接在衬底上构筑特定尺寸、形状和结构的二维材料。这包括了模板辅助生长、图案化生长以及使用特定前驱体诱导定向生长等技术，为构建复杂的二维材料器件阵列提供了基础。 二维异质结的构建： 深入阐述了不同二维材料通过范德华力堆叠形成的异质结，这是实现新颖物理性质和器件功能的核心。本书将详细介绍垂直堆叠、边对边堆叠、以及在衬底上原位生长异质结等策略，并讨论如何控制层间耦合、电子隧穿以及界面电子结构，以实现高效的电荷分离、能量转移和激子复合。 拓扑材料的设计与合成： 基于第一性原理的材料设计： 强调了密度泛函理论（DFT）等计算方法在预测和筛选拓扑材料方面的关键作用。通过计算能带结构、费米面、以及陈数、狄拉克点等拓扑不变量，可以指导实验合成具有特定拓扑性质的材料，如拓扑绝缘体、拓扑半金属、Weyl半金属等。 新型拓扑相的合成： 介绍了如何通过改变化学组分、晶格结构、引入压力或磁场等方式，实现对材料拓扑相的诱导和调控。例如，在三维拓扑绝缘体表面形成二维狄拉克简并态，或者在Weyl半金属中观察到独特的费米弧表面态。 拓扑量子纠错码的实现基础： 探讨了拓扑材料在构建容错量子计算中的潜力，特别关注了基于Majorana费米子的拓扑超导材料的制备和输运测量。 第二部分：量子材料的性能表征与调控 本部分详细介绍了表征量子材料特性的关键技术，以及通过各种手段对其物理性能进行精确调控的原理与方法。 先进的性能表征技术： 高分辨率电子显微学（HRTEM/STEM）： 阐述了HRTEM和STEM在原子尺度分辨晶格结构、晶界、缺陷、表面形貌以及识别不同原子种类方面的能力。本书将重点介绍如何利用STEM-EDS/EELS技术，实现对材料成分分布和电子能量损失谱的精确分析，从而揭示材料的局部电子结构和化学态。 扫描隧道显微学（STM）与原子力显微学（AFM）： 讨论了STM在原子分辨率下探测表面电子态密度、研究表面吸附、催化反应以及二维材料形貌和缺陷的独特性。AFM则提供了表面形貌、粗糙度、机械性能（如弹性模量）以及局部电场分布的表征能力。 同步辐射光源下的先进光谱学： 重点介绍了X射线光电子能谱（XPS）、紫外光电子能谱（UPS）、X射线吸收光谱（XAS）以及X射线衍射（XRD）在表征材料的化学组成、价态、电子能级结构、晶体结构和相成分等方面的强大功能。同步辐射光源提供的连续可调的波长和高强度，使得这些技术能够实现对复杂样品和微小结构的深入分析。 拉曼光谱与荧光光谱： 阐述了拉曼光谱在识别二维材料的层数、晶格振动模式、应力状态以及化学键方面的灵敏度。荧光光谱则用于探测材料的光学跃迁、激子行为以及发光特性，对于光电器件的设计尤为重要。 量子输运测量： 详细介绍了如何通过精确的电学测量技术，研究量子材料的电导率、霍尔效应、磁阻、热电效应以及隧穿谱等。这包括了在低温、高磁场等极端条件下的测量，以及对微纳器件的四端法测量，以准确获取材料的载流子类型、浓度、迁移率、能隙等关键参数。 量子材料的性能调控： 应变工程： 探讨了通过机械加载、热应力、衬底诱导以及表面吸附等方式引入的应变，如何改变材料的晶格常数、键长、键角，进而影响其电子能带结构，调控带隙、载流子散射行为以及磁各向异性。 掺杂与缺陷工程： 详细分析了通过引入外来原子（化学掺杂）或制造空位、间隙原子等（缺陷工程），如何改变材料的载流子浓度、导电类型、形成新的杂质能级，以及诱导奇特物性。例如，在半导体中实现p型或n型掺杂，或在拓扑绝缘体中引入磁性杂质以实现量子霍尔效应。 界面工程： 强调了材料界面对其整体性能的决定性作用。通过优化异质结的界面层、引入界面电子或空穴积累层、调控界面氧化物或金属接触，可以实现载流子注入、电荷分离、激子传输以及磁耦合的优化。 电场与磁场调控： 介绍了如何通过施加外部电场或磁场，诱导材料发生相变、改变其电导率、磁畴结构或光学性质。这对于开发电场效应器件、磁性开关以及磁电耦合材料至关重要。 维度调控： 进一步强调了从块体到二维、一维乃至零维纳米结构的尺寸效应。不同维度下的量子材料会展现出独特的量子限制效应、表面效应和界面效应，从而产生全新的物理性质。 第三部分：量子材料的前沿应用探索 本部分将目光投向量子材料在推动科技进步方面的巨大潜力，重点关注其在多个关键领域的应用。 能源领域： 高效光伏材料： 探讨了二维材料（如钙钛矿、有机-无机杂化材料、量子点）在提升太阳能电池转换效率、稳定性以及实现柔性、半透明光伏器件方面的应用。 储能材料： 介绍了量子材料在锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等储能器件中的应用，重点关注其高比表面积、多孔结构以及良好的导电性如何提升充放电速率、能量密度和循环寿命。 催化与能源转化： 论述了量子材料（如金属氧化物、硫化物、碳基材料）在析氢、析氧、CO2还原、以及燃料电池等催化反应中的优异性能，重点关注其表面活性位点、电子结构调控以及协同催化机制。 信息技术领域： 下一代半导体器件： 重点介绍了二维材料（如MoS2, WSe2）作为沟道材料，在开发高迁移率、低功耗的晶体管，以及新型存储器、传感器件方面的应用。 量子计算与量子通信： 深入探讨了拓扑量子比特、超导量子比特、以及自旋量子比特等量子信息载体的实现基础，以及量子材料在制备高效量子门、量子纠缠和量子密钥分发中的潜力。 光电子与光子学： 介绍了量子点、量子线、二维材料在LED、激光器、光探测器、光调制器以及非线性光学器件中的应用，强调其可调谐的光谱响应和高效的光电转换能力。 健康与生物医学领域： 生物传感与成像： 探讨了量子点、金纳米粒子等纳米材料在生物标记、荧光成像、诊断试剂以及药物递送中的应用，关注其生物相容性、荧光稳定性以及可靶向性。 光动力疗法与光热疗法： 介绍了量子材料在肿瘤治疗中的应用，利用其对特定波长光的吸收，产生光敏效应或产热效应，实现选择性杀死癌细胞。 仿生材料与组织工程： 探讨了量子材料在模仿生物组织结构和功能方面的潜力，以及在组织修复、再生医学中的应用前景。 总结： 《量子材料的先进制备与性能调控》下卷，将为材料科学家、物理学家、化学家以及工程师提供一份全面而深入的参考。本书不仅梳理了量子材料研究的最新进展，更重要的是，它揭示了如何通过精准的制备和巧妙的性能调控，解锁这些神奇材料的巨大潜能，从而在能源、信息、健康等领域催生颠覆性的技术创新。本书适合从事相关领域研究的学者、研究生，以及对前沿材料科学和技术应用感兴趣的读者。

评分☆☆☆☆☆

从排版和装帧来看，这绝对是一本“传家宝”级别的专业书籍。纸张的厚度和油墨的质量都非常讲究，这在动辄快速更新换代的科技书籍中难能可贵。我喜欢它那种传统的、略显古朴的学术风格，大量的数学公式和物理符号被清晰、准确地排印出来，即使是手写推导草稿时，也能轻松对照。对于那些需要经常查阅特定参数和边界条件的读者来说，索引部分做得非常细致和人性化，这极大地提升了工具书的使用效率。我记得有一次深夜赶一个报告，需要马上确定某个特定温度下本征载流子浓度的精确计算公式，我直接通过索引找到了对应的章节，几秒钟内就定位到了那个我曾在大学课本里见过，但早已模糊的公式，并且作者还给出了不同温度依赖性的详细修正项，这种即时可用的精确性，是任何电子版资料难以替代的。

评分☆☆☆☆☆

我是一个偏向应用层面的工程师，平时更多接触的是成品规格书和应用笔记，很少有机会系统地回顾底层物理。这本书的出现，对我来说像是一剂强心针，让我重新审视了自己日常工作中那些“理所当然”的现象背后的真正驱动力。举个例子，书里对高掺杂区载流子散射机制的讨论，我以前只是简单套用经验公式，现在通过阅读，我明白了不同掺杂浓度下，声子散射和杂质散射的相对权重是如何动态变化的。这种深层次的理解，让我能更精准地预估极限性能边界。而且，作者的叙事方式非常老练，他总能在一个看似平淡的物理现象描述之后，紧接着抛出一个极具挑战性的工程问题，然后引导读者一步步利用书中学到的知识去解决它。这本书的结构安排，与其说是一本“手册”，不如说是一套完整的、层层递进的、以解决实际问题为导向的训练体系。对于我们这些天天跟半导体打交道，却又在理论深度上感到焦虑的人来说，简直是救命稻草。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读体验并不轻松，它更像是一场马拉松，而不是短跑。我个人感觉，这本书的深度已经触及到了该领域前沿研究的门槛。尤其是在涉及新型异质结结构和低维材料的输运特性那一块，内容的前瞻性非常强。我注意到，书中引用了大量近十年的顶级期刊文献，这保证了内容的有效性和时效性。我特别欣赏作者在阐述复杂概念时所展现出的那种冷静的、几乎是冷峻的学术态度。没有花哨的图表渲染，没有刻意的鼓吹，一切都建立在扎实的实验数据和无可辩驳的理论框架之上。我尝试用书中描述的理论模型去解释最近实验中观察到的一个异常电导行为，结果发现，该模型给出的预测值与我的实际测量值吻贴合，那种成就感是任何商业软件模拟都无法比拟的。这本书不是让你快速获得答案的，而是武装你的思维，让你有能力自己去推导出答案。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，我抱着挺大的期望去读的，毕竟涉及到半导体这个领域，内容总归是挺硬核的。刚翻开没多久，我就被那种深入骨髓的理论给镇住了。它不是那种走马观花的科普读物，而是直插核心的工程实践与基础物理的交汇点。我记得尤其清楚的是关于器件结区特性的那几章，作者对载流子输运机制的阐述，简直是教科书级别的严谨。我过去一直对某些特定材料的阈值电压漂移现象感到困惑，这本书里给出的模型分析和实验验证数据，让我茅塞顿开。那种感觉就像是，你一直站在迷雾中摸索，突然有人递给你一张精确到微米级别的地图。它不只是告诉你“是什么”，更重要的是，它用详尽的数学推导告诉你“为什么会这样”。对于需要进行前沿器件设计或者深入理解失效机制的研究人员来说，这本书的价值是难以估量的。它需要的阅读耐心非常高，因为它不会为了迎合初学者而牺牲任何一个细节，每一个公式、每一个参数的选取背后，都有着坚实的物理依据支撑，这才是真正的专业级工具书的魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，对于非专业人士来说，这本书的门槛高到令人望而却步。它仿佛是为那些已经拥有扎实固体物理和量子力学基础的研究生和资深工程师量身定做的。我身边一些对半导体感兴趣的朋友翻了几页就放弃了，因为书中的每一个概念都要求读者具备高度的抽象思维能力。它不像市面上很多畅销书那样，用生动的比喻来解释深奥的原理，它直接把你扔进电场、磁场和能带结构的复杂交互之中，让你亲自去感受物理的张力。这本书的价值在于它的“不妥协性”，它毫不留情地展示了半导体世界的真实复杂面貌。我从中汲取到的最大收获，是那种面对复杂系统时，如何保持清晰的逻辑链条和层层剥茧的分析能力。它教会我的不仅仅是半导体知识，更是一种严谨的、以第一性原理为基础的科学思维方式。