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陆卫，傅英 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030395665

商品编码：29715157739

包装：圆脊精装

出版时间：2017-04-01

图书基本信息
图书名称	半导体光谱分析与拟合计算
作者	陆卫,傅英
定价	139.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030395665
出版日期	2017-04-01
字数
页码
版次	1
装帧	圆脊精装
开本
商品重量	0.4Kg

内容简介

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目录

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文摘

序言

《光影魅影：半导体光谱分析与拟合的科学艺术》 目录 第一章：光的低语——半导体光谱的奥秘 1.1 光的粒子性与波动性：量子世界的基石 1.1.1 光电效应的惊鸿一瞥：普朗克与爱因斯坦的革命 1.1.2 光子能量与半导体跃迁：能量守恒的精妙舞蹈 1.1.3 谱线的多彩世界：原子与分子的独特指纹 1.2 半导体的量子结构：电子的家园 1.2.1 能带理论的构建：电子的能量地图 1.2.2 价带与导带的边界：自由电子的诞生地 1.2.3 禁带宽度：决定材料光电性质的关键 1.2.4 杂质能级与缺陷态：光谱“杂音”的来源 1.3 光谱的起源：光与半导体的对话 1.3.1 吸收光谱：材料“饥饿”的信号 1.3.1.1 光子能量与禁带宽度：吸收的阈值 1.3.1.2 跃迁的种类：直接跃迁与间接跃迁的差异 1.3.1.3 激子效应：成对的电子与空穴 1.3.2 发射光谱（荧光与磷光）：材料“回馈”的旋律 1.3.2.1 辐射复合：电子与空穴的重逢 1.3.2.2 非辐射复合：能量的悄然释放 1.3.2.3 激子发光：精密的能量传递 1.4 光谱的“语言”：谱线、峰位与强度 1.4.1 谱线的精细结构：温度、应力与环境的影响 1.4.2 峰位的移动：材料特性的指示器 1.4.3 峰的强度：跃迁的概率与载流子浓度 第二章：数据之舞——光谱信号的采集与预处理 2.1 光谱仪的“眼睛”：探测器与分光元件 2.1.1 光源的选择：激光、LED与白炽灯的优势 2.1.2 单色器与棱镜：光谱的“梳理师” 2.1.3 CCD、光电二极管与光电倍增管：光信号的“记录员” 2.1.4 红外、可见光与紫外探测技术 2.2 信号的“捕获”：采集策略与优化 2.2.1 积分时间与扫描速度：平衡精度与效率 2.2.2 信号平均与累加：降低噪声的有效手段 2.2.3 背景扣除：净化纯净的信号 2.2.4 样品制备：避免伪影的出现 2.3 数据“清洗”：噪声的辨识与去除 2.3.1 随机噪声与系统噪声：来源与特性 2.3.2 滤波技术：平滑、Savitzky-Golay与小波去噪 2.3.3 异常值检测与处理：识别“叛逆”的数据点 2.4 数据“校准”：保证测量的准确性 2.4.1 波长校准：精准的“度量衡” 2.4.2 强度校准：还原真实的光强 2.4.3 灵敏度校准：不同探测器之间的“翻译” 第三章：数学的魔法——光谱拟合的精妙计算 3.1 拟合的“精髓”：数学模型与目标函数 3.1.1 理论模型的选择：高斯、洛伦兹与Voigt函数 3.1.1.1 高斯函数：随机过程的写照 3.1.1.2 洛伦兹函数：共振现象的描述 3.1.1.3 Voigt函数：高斯与洛伦兹的“融合” 3.1.2 目标函数的构建：最小二乘法与最大似然估计 3.1.2.1 最小二乘法：误差的平方和最小化 3.1.2.2 最大似然估计：概率最大化原则 3.2 拟合的“引擎”：优化算法的选择 3.2.1 线性拟合与非线性拟合：模型复杂度的考量 3.2.2 Levenberg-Marquardt算法：高效的非线性优化 3.2.3 梯度下降法：寻找函数极值的路径 3.2.4 遗传算法与模拟退火：全局优化的探索 3.3 拟合的“评估”：评价指标与置信区间 3.3.1 拟合优度：R²、卡方值与均方误差 3.3.2 参数的不确定性：标准差与置信区间 3.3.3 拟合结果的检验：残差分析与F检验 3.4 拟合的“进阶”：多峰拟合与复杂光谱分析 3.4.1 多个重叠峰的 deconvolusion 3.4.2 结合物理模型的拟合 3.4.3 迭代拟合与自适应算法 第四章：应用之光——光谱分析在半导体领域的广阔天地 4.1 禁带宽度的测定：材料性质的“身份证” 4.1.1 吸收边分析：Tauc图与Urbach衰减 4.1.2 菲涅尔反射谱：非破坏性的探测 4.1.3 光致发光谱：直接测量与间接跃迁的区分 4.2 载流子浓度的精确测量：材料性能的“晴雨表” 4.2.1 自由载流子吸收：红外光谱的“回响” 4.2.2 霍尔效应与光谱的结合 4.2.3 杂质能级诱导的吸收与发光 4.3 缺陷态的“透视”：材料纯度的“侦探” 4.3.1 缺陷态引起的深能级瞬态光谱（DLTS） 4.3.2 瞬态光致发光（TRPL）：缺陷寿命的测量 4.3.3 缺陷态的光致发光光谱特征 4.4 晶格振动与声子谱：材料“呼吸”的感知 4.4.1 拉曼光谱：分子振动的“共鸣” 4.4.2 红外吸收光谱：偶极跃迁的“脉搏” 4.4.3 声子散射与布里渊散射 4.5 表面与界面态的研究：纳米尺度下的“秘密” 4.5.1 表面等离激元共振（SPR） 4.5.2 表面光电压谱（SPV） 4.5.3 量子点与二维材料的光谱特征 4.6 材料表征与质量控制：工业生产的“守护神” 4.6.1 元素分析与成分定量 4.6.2 晶体取向与结晶度的判断 4.6.3 生产过程中实时监测 第五章：前沿探索——光谱分析与拟合的未来图景 5.1 机器学习与人工智能在光谱分析中的融合 5.1.1 智能光谱解析：自动识别谱线与峰 5.1.2 预测性建模：基于光谱数据预测材料性能 5.1.3 智能数据预处理与降噪 5.2 超快光谱技术：揭示瞬息万变的电子动力学 5.2.1 飞秒光谱：捕获载流子弛豫与激子动力学 5.2.2 瞬态吸收光谱：研究超快光诱导过程 5.2.3 受激拉曼光谱：探索非线性光学效应 5.3 原位与在线光谱监测：实时洞察材料演变 5.3.1 反应过程中的光谱监测 5.3.2 器件工作状态下的光谱分析 5.3.3 极端条件下的光谱测量 5.4 新型半导体材料的光谱探索 5.4.1 钙钛矿材料的光谱特性 5.4.2 有机半导体与柔性电子的光谱应用 5.4.3 量子材料与拓扑材料的光谱研究 5.5 高通量光谱分析与大数据平台：加速科学发现 5.5.1 自动化光谱采集与处理流程 5.5.2 云计算与大数据分析平台 5.5.3 开放数据共享与协同研究 结语 光谱，是物质世界与光之间最直接的对话。半导体光谱分析与拟合计算，不仅是解读这些对话的钥匙，更是驾驭光与物质相互作用，驱动科技进步的强大引擎。从基础的量子力学原理，到精密的数学拟合算法，再到其在半导体工业中的广泛应用，本书将带领读者一步步走进这个既严谨又充满魅力的科学领域。通过深入理解光谱的奥秘，掌握数据处理与拟合的艺术，我们能够更精准地洞察半导体材料的内在机制，加速新材料的研发，推动集成电路、光电器件、新能源技术等领域的飞速发展。未来，随着技术的不断进步，光谱分析与拟合计算将展现出更加令人惊叹的潜力，为人类探索未知，创造更加美好的未来贡献力量。 --- 书籍简介： 本书深入剖析了半导体光谱分析的核心原理与实用技术，旨在为读者提供一套系统、全面的知识体系，以应对复杂的光谱数据。从理解光与半导体的基本相互作用出发，逐步展开光谱信号的产生机制、测量方法以及数据处理与分析的各个环节。 第一章 将带领读者进入半导体光谱的奇妙世界。我们将从量子力学的基本概念入手，探讨光子的性质以及其与半导体材料中电子和空穴之间的能量交换过程。深入理解半导体的能带结构，如价带、导带和禁带宽度，是理解为何以及如何产生特定光谱信号的基础。本书将详细阐述吸收光谱和发射光谱（包括荧光和磷光）的物理过程，解释谱线、峰位和强度等光谱特征的形成原因，以及它们如何反映材料的内在特性，如温度、应力、载流子浓度以及杂质和缺陷的存在。 第二章 聚焦于光谱信号的实际采集与预处理。读者将了解到各种类型光谱仪的关键组成部分，包括光源、分光元件和探测器，并学习如何根据实验需求选择合适的光谱仪。书中将详细介绍不同光谱测量技术中的信号采集策略，包括积分时间、扫描速度、信号平均与累加等，并强调背景扣除和样品制备在获得高质量数据中的重要性。此外，本章还将深入探讨噪声的来源与识别，并介绍多种有效的信号去噪和数据校准技术，以确保后续分析的准确性。 第三章 是本书的核心之一，详细阐述了光谱拟合的数学原理与计算方法。本书将介绍用于拟合光谱峰形的经典模型，如高斯、洛伦兹和Voigt函数，并深入分析它们的适用场景。在此基础上，我们将深入探讨拟合算法，从基本的最小二乘法到高效的非线性优化算法，如Levenberg-Marquardt算法，帮助读者理解如何通过优化算法寻找最佳拟合参数。书中还将提供一套评估拟合结果的标准，包括各种拟合优度指标和置信区间计算方法，并指导读者如何进行残差分析以检验拟合的可靠性。最后，本章将拓展到多峰拟合和复杂光谱的分析，为处理更具挑战性的光谱数据提供指导。 第四章 将光谱分析与拟合计算的理论知识转化为实际应用，详细阐述了其在半导体领域的核心应用。我们将展示如何利用光谱分析精确测定半导体的禁带宽度，这是理解材料光电性质的关键参数，并通过Tauc图、Urbach衰减等方法进行分析。书中还将详细介绍如何利用光谱技术（如自由载流子吸收）精确测量载流子浓度，并深入探讨如何通过分析特定的光谱特征来识别和量化材料中的缺陷态，这对提高材料纯度和器件性能至关重要。此外，本章还将涵盖利用拉曼光谱和红外吸收光谱研究晶格振动与声子谱，以及探索表面与界面态的先进技术。最后，本书将重点阐述光谱分析在材料表征、质量控制以及工业生产中的重要作用。 第五章 展望了光谱分析与拟合计算的未来发展趋势。我们将探讨机器学习和人工智能如何革新光谱数据的处理和解析方式，以及超快光谱技术如何帮助我们揭示材料瞬息万变的电子动力学过程。书中还将介绍原位与在线光谱监测的最新进展，以及它们在理解材料演变和反应过程中的重要性。最后，本章将关注新型半导体材料，如钙钛矿、有机半导体和量子材料的光谱研究，以及高通量光谱分析和大数据平台如何加速科学发现。 本书旨在为从事半导体材料研究、器件开发、质量控制以及相关交叉学科领域的科研人员、工程师和学生提供一本不可多得的参考书。通过阅读本书，读者将能够掌握一套严谨的科学方法和强大的计算工具，从而在半导体领域的研究与创新中取得突破。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和字体选择非常舒服，长时间阅读下来，眼睛的疲劳感明显减轻了不少。这一点虽然看似次要，但在需要长时间沉浸式学习的领域，却是影响学习效率的关键因素。我注意到，公式的编号和引用都做得非常规范，即便是复杂的数学表达式，其对齐和格式也保持了一致性，这极大地便利了查找和引用。此外，书中的插图，无论是示意图还是数据图表，线条清晰锐利，色彩层次分明，没有出现那种模糊不清、打印失真的情况。一个好的排版不仅仅是为了美观，更是为了确保知识的有效传递。我期待后续章节中，能看到更多的高质量三维图或动态过程的截屏，如果能配上二维码链接到相关的模拟软件演示文件，那就更是锦上添花了，能让理论与实践的衔接更加顺畅无碍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版方是著名的科学出版社，这本身就是一个巨大的质量保证。通常情况下，能被他们收录出版的专业著作，都经过了严格的同行评审，其内容的准确性和前沿性都有着很高的可信度。这对于我们这些需要将研究成果发表在核心期刊上的学者来说至关重要，引用的参考文献和方法论必须是站得住脚的。我翻阅了几页关于不确定度分析的部分，感觉作者在处理统计学误差和系统误差的交叉点上，有独到的见解，并没有简单地套用标准公式，而是结合了光谱数据的特性进行了更精细化的讨论。这种深度挖掘体现了作者深厚的学术功底和多年的实践积累。说实话，现在市面上很多翻译过来的资料，在本土化应用上总有水土不服的感觉，而国内出版社出版的专业书籍，在贴合国内科研环境方面，有着天然的优势。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深工程师，我更看重的是工具书的实用性和可操作性，理论固然重要，但能不能直接“落地”解决实际问题才是王道。我希望这本书不仅仅停留在“是什么”的层面，而是能深入到“怎么做”的细节中去。比如，在实际操作中，我们经常会遇到信噪比极低、基线漂移严重的情况，这些野蛮的真实数据与教科书上那些完美曲线相去甚远。我特别关注这本书里是否有针对这些“脏数据”进行鲁棒性处理的经验分享和代码片段的参考。如果它能提供一些针对常见光谱仪型号的参数设置建议，或者对不同拟合函数（如高斯、洛伦兹）在特定场景下的适用性进行深入的对比分析，那这本书的价值就会瞬间飙升，成为我工作台上的必备良品，而不是束之高阁的摆设。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在努力攻克一个与材料表征相关的项目，所以对这类工具书的需求非常迫切。这本书的目录结构设计得相当合理，条理清晰，脉络分明。从基础理论的铺陈到具体的计算方法，再到最后的应用实例，层层递进，没有那种突兀的跳跃感，非常适合自学和作为参考手册来使用。特别是对某些复杂算法的描述部分，我注意到它似乎采用了图示化的解释，这对于理解抽象的数学模型至关重要。要知道，很多教材在涉及数值方法时，文字描述往往晦涩难懂，读起来像是在啃硬骨头。如果这本书能够真正地将那些复杂的傅里叶变换、最小二乘拟合等过程，用直观的方式呈现出来，那无疑是极大地降低了学习门槛。我非常期待能找到关于如何优化数据预处理环节的详细指导，这往往是决定最终分析结果准确性的关键一步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了非常深刻的印象，色彩搭配大胆而又专业，那种深邃的蓝色调让人立刻联想到高科技和精密科学。拿到书后，首先感受到的是它的分量和纸张的质感，这对于一本专业书籍来说非常重要，厚实的纸张和清晰的印刷让阅读体验提升了一个档次。装帧非常坚固，一看就知道是出版社精心制作的，经得起反复翻阅和查阅。虽然我还没有完全深入阅读内容，但仅凭外在的呈现，就能感受到它背后所蕴含的专业性和严谨态度。这种对细节的关注，往往预示着内容本身的质量也是上乘的。我尤其喜欢封面上那些抽象的、类似波形或能谱图的图案，它们简洁地概括了物理分析的精髓，让人对接下来的阅读充满期待。这种视觉上的吸引力，对于吸引更多年轻的科研工作者和学生去接触看似高深的领域，绝对是一个积极的信号。希望里面的内容能和外表一样，经得起推敲和时间的考验。