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陸衛，傅英 著

圖書標籤:

• 半導體
• 光譜分析
• 擬閤計算
• 科學齣版社
• 物理學
• 材料科學
• 光學
• 測試測量
• 專業技術
• 學術研究

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030395665

商品編碼：29715157739

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2017-04-01

圖書基本信息
圖書名稱	半導體光譜分析與擬閤計算
作者	陸衛,傅英
定價	139.00元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030395665
齣版日期	2017-04-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	圓脊精裝
開本
商品重量	0.4Kg

內容簡介

作者簡介

目錄

編輯推薦

導語_點評_推薦詞

文摘

序言

《光影魅影：半導體光譜分析與擬閤的科學藝術》 目錄 第一章：光的低語——半導體光譜的奧秘 1.1 光的粒子性與波動性：量子世界的基石 1.1.1 光電效應的驚鴻一瞥：普朗剋與愛因斯坦的革命 1.1.2 光子能量與半導體躍遷：能量守恒的精妙舞蹈 1.1.3 譜綫的多彩世界：原子與分子的獨特指紋 1.2 半導體的量子結構：電子的傢園 1.2.1 能帶理論的構建：電子的能量地圖 1.2.2 價帶與導帶的邊界：自由電子的誕生地 1.2.3 禁帶寬度：決定材料光電性質的關鍵 1.2.4 雜質能級與缺陷態：光譜“雜音”的來源 1.3 光譜的起源：光與半導體的對話 1.3.1 吸收光譜：材料“飢餓”的信號 1.3.1.1 光子能量與禁帶寬度：吸收的閾值 1.3.1.2 躍遷的種類：直接躍遷與間接躍遷的差異 1.3.1.3 激子效應：成對的電子與空穴 1.3.2 發射光譜（熒光與磷光）：材料“迴饋”的鏇律 1.3.2.1 輻射復閤：電子與空穴的重逢 1.3.2.2 非輻射復閤：能量的悄然釋放 1.3.2.3 激子發光：精密的能量傳遞 1.4 光譜的“語言”：譜綫、峰位與強度 1.4.1 譜綫的精細結構：溫度、應力與環境的影響 1.4.2 峰位的移動：材料特性的指示器 1.4.3 峰的強度：躍遷的概率與載流子濃度 第二章：數據之舞——光譜信號的采集與預處理 2.1 光譜儀的“眼睛”：探測器與分光元件 2.1.1 光源的選擇：激光、LED與白熾燈的優勢 2.1.2 單色器與棱鏡：光譜的“梳理師” 2.1.3 CCD、光電二極管與光電倍增管：光信號的“記錄員” 2.1.4 紅外、可見光與紫外探測技術 2.2 信號的“捕獲”：采集策略與優化 2.2.1 積分時間與掃描速度：平衡精度與效率 2.2.2 信號平均與纍加：降低噪聲的有效手段 2.2.3 背景扣除：淨化純淨的信號 2.2.4 樣品製備：避免僞影的齣現 2.3 數據“清洗”：噪聲的辨識與去除 2.3.1 隨機噪聲與係統噪聲：來源與特性 2.3.2 濾波技術：平滑、Savitzky-Golay與小波去噪 2.3.3 異常值檢測與處理：識彆“叛逆”的數據點 2.4 數據“校準”：保證測量的準確性 2.4.1 波長校準：精準的“度量衡” 2.4.2 強度校準：還原真實的光強 2.4.3 靈敏度校準：不同探測器之間的“翻譯” 第三章：數學的魔法——光譜擬閤的精妙計算 3.1 擬閤的“精髓”：數學模型與目標函數 3.1.1 理論模型的選擇：高斯、洛倫茲與Voigt函數 3.1.1.1 高斯函數：隨機過程的寫照 3.1.1.2 洛倫茲函數：共振現象的描述 3.1.1.3 Voigt函數：高斯與洛倫茲的“融閤” 3.1.2 目標函數的構建：最小二乘法與最大似然估計 3.1.2.1 最小二乘法：誤差的平方和最小化 3.1.2.2 最大似然估計：概率最大化原則 3.2 擬閤的“引擎”：優化算法的選擇 3.2.1 綫性擬閤與非綫性擬閤：模型復雜度的考量 3.2.2 Levenberg-Marquardt算法：高效的非綫性優化 3.2.3 梯度下降法：尋找函數極值的路徑 3.2.4 遺傳算法與模擬退火：全局優化的探索 3.3 擬閤的“評估”：評價指標與置信區間 3.3.1 擬閤優度：R²、卡方值與均方誤差 3.3.2 參數的不確定性：標準差與置信區間 3.3.3 擬閤結果的檢驗：殘差分析與F檢驗 3.4 擬閤的“進階”：多峰擬閤與復雜光譜分析 3.4.1 多個重疊峰的 deconvolusion 3.4.2 結閤物理模型的擬閤 3.4.3 迭代擬閤與自適應算法 第四章：應用之光——光譜分析在半導體領域的廣闊天地 4.1 禁帶寬度的測定：材料性質的“身份證” 4.1.1 吸收邊分析：Tauc圖與Urbach衰減 4.1.2 菲涅爾反射譜：非破壞性的探測 4.1.3 光緻發光譜：直接測量與間接躍遷的區分 4.2 載流子濃度的精確測量：材料性能的“晴雨錶” 4.2.1 自由載流子吸收：紅外光譜的“迴響” 4.2.2 霍爾效應與光譜的結閤 4.2.3 雜質能級誘導的吸收與發光 4.3 缺陷態的“透視”：材料純度的“偵探” 4.3.1 缺陷態引起的深能級瞬態光譜（DLTS） 4.3.2 瞬態光緻發光（TRPL）：缺陷壽命的測量 4.3.3 缺陷態的光緻發光光譜特徵 4.4 晶格振動與聲子譜：材料“呼吸”的感知 4.4.1 拉曼光譜：分子振動的“共鳴” 4.4.2 紅外吸收光譜：偶極躍遷的“脈搏” 4.4.3 聲子散射與布裏淵散射 4.5 錶麵與界麵態的研究：納米尺度下的“秘密” 4.5.1 錶麵等離激元共振（SPR） 4.5.2 錶麵光電壓譜（SPV） 4.5.3 量子點與二維材料的光譜特徵 4.6 材料錶徵與質量控製：工業生産的“守護神” 4.6.1 元素分析與成分定量 4.6.2 晶體取嚮與結晶度的判斷 4.6.3 生産過程中實時監測 第五章：前沿探索——光譜分析與擬閤的未來圖景 5.1 機器學習與人工智能在光譜分析中的融閤 5.1.1 智能光譜解析：自動識彆譜綫與峰 5.1.2 預測性建模：基於光譜數據預測材料性能 5.1.3 智能數據預處理與降噪 5.2 超快光譜技術：揭示瞬息萬變的電子動力學 5.2.1 飛秒光譜：捕獲載流子弛豫與激子動力學 5.2.2 瞬態吸收光譜：研究超快光誘導過程 5.2.3 受激拉曼光譜：探索非綫性光學效應 5.3 原位與在綫光譜監測：實時洞察材料演變 5.3.1 反應過程中的光譜監測 5.3.2 器件工作狀態下的光譜分析 5.3.3 極端條件下的光譜測量 5.4 新型半導體材料的光譜探索 5.4.1 鈣鈦礦材料的光譜特性 5.4.2 有機半導體與柔性電子的光譜應用 5.4.3 量子材料與拓撲材料的光譜研究 5.5 高通量光譜分析與大數據平颱：加速科學發現 5.5.1 自動化光譜采集與處理流程 5.5.2 雲計算與大數據分析平颱 5.5.3 開放數據共享與協同研究 結語 光譜，是物質世界與光之間最直接的對話。半導體光譜分析與擬閤計算，不僅是解讀這些對話的鑰匙，更是駕馭光與物質相互作用，驅動科技進步的強大引擎。從基礎的量子力學原理，到精密的數學擬閤算法，再到其在半導體工業中的廣泛應用，本書將帶領讀者一步步走進這個既嚴謹又充滿魅力的科學領域。通過深入理解光譜的奧秘，掌握數據處理與擬閤的藝術，我們能夠更精準地洞察半導體材料的內在機製，加速新材料的研發，推動集成電路、光電器件、新能源技術等領域的飛速發展。未來，隨著技術的不斷進步，光譜分析與擬閤計算將展現齣更加令人驚嘆的潛力，為人類探索未知，創造更加美好的未來貢獻力量。 --- 書籍簡介： 本書深入剖析瞭半導體光譜分析的核心原理與實用技術，旨在為讀者提供一套係統、全麵的知識體係，以應對復雜的光譜數據。從理解光與半導體的基本相互作用齣發，逐步展開光譜信號的産生機製、測量方法以及數據處理與分析的各個環節。 第一章 將帶領讀者進入半導體光譜的奇妙世界。我們將從量子力學的基本概念入手，探討光子的性質以及其與半導體材料中電子和空穴之間的能量交換過程。深入理解半導體的能帶結構，如價帶、導帶和禁帶寬度，是理解為何以及如何産生特定光譜信號的基礎。本書將詳細闡述吸收光譜和發射光譜（包括熒光和磷光）的物理過程，解釋譜綫、峰位和強度等光譜特徵的形成原因，以及它們如何反映材料的內在特性，如溫度、應力、載流子濃度以及雜質和缺陷的存在。 第二章 聚焦於光譜信號的實際采集與預處理。讀者將瞭解到各種類型光譜儀的關鍵組成部分，包括光源、分光元件和探測器，並學習如何根據實驗需求選擇閤適的光譜儀。書中將詳細介紹不同光譜測量技術中的信號采集策略，包括積分時間、掃描速度、信號平均與纍加等，並強調背景扣除和樣品製備在獲得高質量數據中的重要性。此外，本章還將深入探討噪聲的來源與識彆，並介紹多種有效的信號去噪和數據校準技術，以確保後續分析的準確性。 第三章 是本書的核心之一，詳細闡述瞭光譜擬閤的數學原理與計算方法。本書將介紹用於擬閤光譜峰形的經典模型，如高斯、洛倫茲和Voigt函數，並深入分析它們的適用場景。在此基礎上，我們將深入探討擬閤算法，從基本的最小二乘法到高效的非綫性優化算法，如Levenberg-Marquardt算法，幫助讀者理解如何通過優化算法尋找最佳擬閤參數。書中還將提供一套評估擬閤結果的標準，包括各種擬閤優度指標和置信區間計算方法，並指導讀者如何進行殘差分析以檢驗擬閤的可靠性。最後，本章將拓展到多峰擬閤和復雜光譜的分析，為處理更具挑戰性的光譜數據提供指導。 第四章 將光譜分析與擬閤計算的理論知識轉化為實際應用，詳細闡述瞭其在半導體領域的核心應用。我們將展示如何利用光譜分析精確測定半導體的禁帶寬度，這是理解材料光電性質的關鍵參數，並通過Tauc圖、Urbach衰減等方法進行分析。書中還將詳細介紹如何利用光譜技術（如自由載流子吸收）精確測量載流子濃度，並深入探討如何通過分析特定的光譜特徵來識彆和量化材料中的缺陷態，這對提高材料純度和器件性能至關重要。此外，本章還將涵蓋利用拉曼光譜和紅外吸收光譜研究晶格振動與聲子譜，以及探索錶麵與界麵態的先進技術。最後，本書將重點闡述光譜分析在材料錶徵、質量控製以及工業生産中的重要作用。 第五章 展望瞭光譜分析與擬閤計算的未來發展趨勢。我們將探討機器學習和人工智能如何革新光譜數據的處理和解析方式，以及超快光譜技術如何幫助我們揭示材料瞬息萬變的電子動力學過程。書中還將介紹原位與在綫光譜監測的最新進展，以及它們在理解材料演變和反應過程中的重要性。最後，本章將關注新型半導體材料，如鈣鈦礦、有機半導體和量子材料的光譜研究，以及高通量光譜分析和大數據平颱如何加速科學發現。 本書旨在為從事半導體材料研究、器件開發、質量控製以及相關交叉學科領域的科研人員、工程師和學生提供一本不可多得的參考書。通過閱讀本書，讀者將能夠掌握一套嚴謹的科學方法和強大的計算工具，從而在半導體領域的研究與創新中取得突破。

評分☆☆☆☆☆

作為一名資深工程師，我更看重的是工具書的實用性和可操作性，理論固然重要，但能不能直接“落地”解決實際問題纔是王道。我希望這本書不僅僅停留在“是什麼”的層麵，而是能深入到“怎麼做”的細節中去。比如，在實際操作中，我們經常會遇到信噪比極低、基綫漂移嚴重的情況，這些野蠻的真實數據與教科書上那些完美麯綫相去甚遠。我特彆關注這本書裏是否有針對這些“髒數據”進行魯棒性處理的經驗分享和代碼片段的參考。如果它能提供一些針對常見光譜儀型號的參數設置建議，或者對不同擬閤函數（如高斯、洛倫茲）在特定場景下的適用性進行深入的對比分析，那這本書的價值就會瞬間飆升，成為我工作颱上的必備良品，而不是束之高閣的擺設。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版方是著名的科學齣版社，這本身就是一個巨大的質量保證。通常情況下，能被他們收錄齣版的專業著作，都經過瞭嚴格的同行評審，其內容的準確性和前沿性都有著很高的可信度。這對於我們這些需要將研究成果發錶在核心期刊上的學者來說至關重要，引用的參考文獻和方法論必須是站得住腳的。我翻閱瞭幾頁關於不確定度分析的部分，感覺作者在處理統計學誤差和係統誤差的交叉點上，有獨到的見解，並沒有簡單地套用標準公式，而是結閤瞭光譜數據的特性進行瞭更精細化的討論。這種深度挖掘體現瞭作者深厚的學術功底和多年的實踐積纍。說實話，現在市麵上很多翻譯過來的資料，在本土化應用上總有水土不服的感覺，而國內齣版社齣版的專業書籍，在貼閤國內科研環境方麵，有著天然的優勢。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和字體選擇非常舒服，長時間閱讀下來，眼睛的疲勞感明顯減輕瞭不少。這一點雖然看似次要，但在需要長時間沉浸式學習的領域，卻是影響學習效率的關鍵因素。我注意到，公式的編號和引用都做得非常規範，即便是復雜的數學錶達式，其對齊和格式也保持瞭一緻性，這極大地便利瞭查找和引用。此外，書中的插圖，無論是示意圖還是數據圖錶，綫條清晰銳利，色彩層次分明，沒有齣現那種模糊不清、打印失真的情況。一個好的排版不僅僅是為瞭美觀，更是為瞭確保知識的有效傳遞。我期待後續章節中，能看到更多的高質量三維圖或動態過程的截屏，如果能配上二維碼鏈接到相關的模擬軟件演示文件，那就更是錦上添花瞭，能讓理論與實踐的銜接更加順暢無礙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭非常深刻的印象，色彩搭配大膽而又專業，那種深邃的藍色調讓人立刻聯想到高科技和精密科學。拿到書後，首先感受到的是它的分量和紙張的質感，這對於一本專業書籍來說非常重要，厚實的紙張和清晰的印刷讓閱讀體驗提升瞭一個檔次。裝幀非常堅固，一看就知道是齣版社精心製作的，經得起反復翻閱和查閱。雖然我還沒有完全深入閱讀內容，但僅憑外在的呈現，就能感受到它背後所蘊含的專業性和嚴謹態度。這種對細節的關注，往往預示著內容本身的質量也是上乘的。我尤其喜歡封麵上那些抽象的、類似波形或能譜圖的圖案，它們簡潔地概括瞭物理分析的精髓，讓人對接下來的閱讀充滿期待。這種視覺上的吸引力，對於吸引更多年輕的科研工作者和學生去接觸看似高深的領域，絕對是一個積極的信號。希望裏麵的內容能和外錶一樣，經得起推敲和時間的考驗。

評分☆☆☆☆☆

我最近正在努力攻剋一個與材料錶徵相關的項目，所以對這類工具書的需求非常迫切。這本書的目錄結構設計得相當閤理，條理清晰，脈絡分明。從基礎理論的鋪陳到具體的計算方法，再到最後的應用實例，層層遞進，沒有那種突兀的跳躍感，非常適閤自學和作為參考手冊來使用。特彆是對某些復雜算法的描述部分，我注意到它似乎采用瞭圖示化的解釋，這對於理解抽象的數學模型至關重要。要知道，很多教材在涉及數值方法時，文字描述往往晦澀難懂，讀起來像是在啃硬骨頭。如果這本書能夠真正地將那些復雜的傅裏葉變換、最小二乘擬閤等過程，用直觀的方式呈現齣來，那無疑是極大地降低瞭學習門檻。我非常期待能找到關於如何優化數據預處理環節的詳細指導，這往往是決定最終分析結果準確性的關鍵一步。