半导体材料和器件的激光辐照效应 9787118101843 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陆启生 著

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• 半导体材料
• 激光辐照
• 器件效应
• 材料科学
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• 物理学
• 半导体物理
• 激光技术
• 辐照效应
• 微电子学

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118101843

商品编码：29720444843

包装：平装-胶订

出版时间：2015-12-01

图书基本信息
图书名称	半导体材料和器件的激光辐照效应	作者	陆启生
定价	98.00元	出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118101843	出版日期	2015-12-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装-胶订
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

本书针对的读者群体是在相应领域里从事科学技术研究的研究生和相关的科研工作者。

作者简介

目录

章 半导体材料的基本特性 1.1 半导体内电子能态 1.2 金属、半导体和绝缘体的能带结构 1.3 半导体内载流子的有(等)效质量与迁移率 1.4 半导体材料内电子和声子的统计特性 1.4.1 电子和声子的统计分布函数 1.4.2 费米子的统计特性 1.4.3 玻色子的统计特性 1.5 热容 1.5.1 声子对热容的贡献 1.5.2 半导体中传导电子对热容的贡献 1.5.3 半导体材料的总热容 1.6 热膨胀 1.7 热传递 1.7.1 热传导 1.7.2 热对流 1.7.3 热辐射 1.8 热学参数的尺度效应 1.8.1 热容的尺度效应 1.8.2 热传递的尺度效应 1.9 半导体中离子扩散与晶体熔化 1.9.1 半导体中离子扩散 1.9.2 半导体材料的熔化 参考文献 第2章 激光在半导体材料中的传播 2.1 光在半导体中传播的一般规律 2.2 介质在电磁场中的极化 2.3 光与半导体材料耦合的量子力学叙述 2.4 半导体材料的极化率张量 2.5 半导体材料中极化电磁波的色散关系 2.6 极化激元波在半导体材料中的传播 2.7 光在半导体内等离子体中的传播 2.8 光与半导体内激子的耦合 2.9 半导体内表面极化激元和表面等离子体激元波的传播 参考文献 第3章 激光在半导体材料中的吸收与弛豫 3.1 激光在半导体材料中的线性吸收 3.1.1 电子的线性吸收 3.1.2 半导体材料中等离子体对激光的吸收 3.1.3 激子对激光的吸收 3.1.4 晶格对激光的线性吸收 3.1.5 选择定则 3.2 半导体材料对激光的非线性吸收 3.2.1 多光子过程 3.2.2 受激拉曼散射 3.2.3 受激布里渊散射 3.3 激光施加给半导体的基本作用力 3.3.1 激光场与带电粒子的相互作用力 3.3.2 激光场引起的电致伸缩力 3.3.3 辐射压力 3.3.4 有质动力 3.4 吸收的激光能量在半导体材料内的弛豫 3.4.1 电子与声子相互作用引起的弛豫过程 3.4.2 电子与电子相互作用的弛豫过程 3.4.3 声子与声子相互作用的弛豫过程 3.5 载流子的复合与弛豫 3.5.1 载流子的直接复合与产生 3.5.2 载流子的级联(复合中心)复合 3.5.3 载流子的辐射复合与温度和辐射场的关系 参考文献 第4章 半导体中的载流子输运 4.1 玻耳兹曼方程 4.1.1 玻耳兹曼方程 4.1.2 弛豫时间近似 4.2 能量平衡模型 4.2.1 主要物理量的数学表述 4.2.2 能量平衡模型的数学表述 4.3 漂移一扩散模型 4.4 漂移扩散模型的数值解法 4.4.1 基本方程 4.4.2 边界条件 4.4.3 稳态分析 4.4.4 瞬态计算 参考文献 第5章 单元光电器件的激光辐照效应 5.1 光导型探测器的工作原理 5.1.1 光电导的激发机制 5.1.2 光导型探测器的工作模式 5.2 光伏型探测器工作原理 5.2.1 热平衡状态下的PN结 5.2.2 PN结的电学响应 5.2.3 PN结的光学响应 5.3 光电探测器的光学饱和效应 5.3.1 光导型探测器的光学饱和效应 5.3.2 光伏型探测器的光学饱和效应 5.4 激光辐照光电探测器的温度效应 5.4.1 探测器结构对探测器温度变化的影响 5.4.2 光导型探测器中的温升效应 5.4.3 光伏型探测器中温升对信号的影响 5.5 波段外激光辐照光电探测器的响应机理 5.5.1 光导型探测器对波段外激光的响应机理 5.5.2 光伏型探测器对波段外激光的响应机理 5.6 单元光电探测器的激光损伤机理 5.6.1 连续激光对单元光电探测器的致损机理 参考文献 第6章 激光与阵列光电器件相互作用 6.1 可见光CCD成像器件的工作原理 6.1.1 CCD的单元结构及其功能 6.1.2 典型可见光CCD成像器件 6.1.3 CDS技术及A／D转换简介 6.2 可见光CCD的激光致眩效应与机理 6.2.1 基本激光致眩效应 6.2.2 特殊激光致眩效应 6.3 激光对CCD器件的损伤效应 6.3.1 脉冲激光对CCD损伤的一般过程 6.3.2 脉冲激光对CCD的损伤机理 6.3.3 脉冲激光对CCD材料的损伤 参考文献 第7章 激光对半导体材料的热和力学损伤 7.1 连续激光辐照半导体材料引起的热和力学损伤 7.2 脉冲激光辐照半导体材料引起的热和力学损伤 7.2.1 脉冲激光对硅的热和力学损伤 7.2.2 脉冲激光对砷化镓的热和力学损伤 7.2.3 脉冲激光对碲镉汞的热和力学损伤 7.2.4 脉冲激光对锑化铟的热和力学损伤 7.2.5 脉冲激光对其他半导体材料的热和力学损伤 7.2.6 脉冲激光辐照半导体材料产生的周期状波纹 7.3 激光辐照半导体材料热效应的基本方程 7.3.1 热传导基本方程 7.3.2 激光辐照半导体材料引起的熔化和汽化 7.3.3 非傅里叶热传导简介 7.4 激光辐照半导体材料力学效应的基本方程 7.4.1 热弹性力学基本方程 7.4.2 激光辐照下半导体表面剧烈汽化的力学效应 7.5 超短脉冲激光辐照半导体材料引起的热和力学损伤 7.5.1 超短脉冲激光对硅的热和力学损伤 7.5.2 超短脉冲激光辐照其他半导体材料产生的热和力学损伤 7.5.3 超短脉冲激光辐照半导体材料产生的周期状波纹 7.6 超短脉冲激光损伤半导体材料的理论模型简介 7.6.1 超短脉冲激光对半导体材料的损伤模型 7.6.2 超短脉冲激光辐照下半导体材料的超快动力学响应 参考文献 附录A 非各向同性介质中介电张量与折射率 附录B 特殊函数 附录C 一些积分表达式的计算 附录D 能量平衡模型中主要物理量的推导 附录E 式(4—102)的推导 附录F CCD输出波形参考电压值的推导 附录G 体沟道CCD包含信号电荷状态的一维解析模型 附录H 重频激光引起CCD视频图像中次光斑漂移运动规律 附录I 动态电子快门中主光斑振荡与稳定的条件分析

编辑推荐

文摘

序言

《量子纠缠在通信加密中的应用》 内容简介 本书深入探讨了量子纠缠这一引人入胜的量子力学现象，及其在现代通信加密领域的革命性应用。我们将从量子纠缠的基本概念出发，循序渐进地解析其独特的性质，并重点阐述如何利用这些性质构建出前所未有的安全加密通信协议。本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，理解量子纠缠的原理，并洞察其在构建下一代安全通信系统中的巨大潜力。 第一章：量子纠缠的基本原理 在本章中，我们将首先回顾量子力学的基本概念，包括量子态、叠加态和测量等。随后，我们将着重介绍量子纠缠的定义，阐释两个或多个量子系统如何通过一种特殊的关联性联系在一起，以至于它们的量子态无法独立描述，而必须作为一个整体来描述。我们将通过分析贝尔不等式及其违背，来清晰地展示量子纠缠的非定域性，即纠缠粒子之间似乎存在的“幽灵般的超距作用”。我们将介绍量子纠缠的几种常见制备方法，例如通过非线性光学晶体产生纠缠光子对，或者利用超导量子比特等。此外，我们将讨论量子纠缠的几个关键特性，如纠缠度量，以及其脆弱性，即容易受到环境噪声的影响而发生退相干。本章将以深入浅出的方式，为后续的加密应用奠定坚实的理论基础。 第二章：量子密钥分发（QKD）的理论基础与实现 本章将聚焦于利用量子纠缠最直接也是最成功的应用之一——量子密钥分发（QKD）。我们将详细介绍基于纠缠的QKD协议，如E91协议。E91协议利用纠缠光子对的关联性来生成和分发共享密钥。发送方（Alice）和接收方（Bob）分别测量各自接收到的纠缠光子，并通过比对测量基和测量结果来构建一个随机的密钥序列。关键在于，任何窃听者（Eve）试图窃取密钥的企图都会不可避免地干扰纠缠态，从而被Alice和Bob及时发现。我们将深入分析E91协议的安全证明，阐述其信息论安全的原理，即一旦密钥泄露，窃听者将无法在不被察觉的情况下获得任何有效信息。 除了E91协议，我们还将介绍其他一些基于纠缠的QKD方案，并对比它们的优缺点，例如对信道噪声的容忍度、密钥生成速率等。本章还将探讨实际实现QKD系统时面临的技术挑战，包括高品质纠缠源的制备、高效率探测器的选择、长距离传输损耗的补偿等。我们将介绍当前QKD技术的发展现状，包括商用QKD设备和已完成的实验性网络部署。 第三章：利用量子纠缠进行安全的量子态隐形传输 量子态隐形传输（Quantum Teleportation）是利用量子纠缠实现远程量子信息传递的核心技术，也是构建未来量子网络的重要基石。本章将深入解析量子态隐形传输的原理，并探讨其在通信加密领域的潜在应用。我们将详细阐述基于纠缠的量子态隐形传输协议，解释其如何通过预共享的纠缠对以及经典通信信道，将一个未知量子态从一个地点无损地传输到另一个地点，而无需在传输过程中直接物理地移动该量子态本身。 我们将重点分析量子态隐形传输在通信加密中的意义：它能够实现信息的“复制”和“传输”，但由于遵循量子力学的不可克隆定理，它并不能用于复制一个已知的密钥，因此它本身并不是一种加密方法。然而，量子态隐形传输可以作为更复杂的量子通信协议的基础，例如，在分布式量子计算中，它允许在不同量子处理器之间传输量子比特，从而实现更加强大的计算能力，这些能力在某种程度上可以提升密码学的安全性。我们还将讨论如何利用量子态隐形传输来构建安全的量子中继器，克服远距离量子通信的损耗问题，从而扩展QKD的安全通信范围。 第四章：量子纠缠在安全多方计算中的应用探索 安全多方计算（Secure Multi-Party Computation, SMPC）允许多个参与方在不泄露各自私有输入的情况下，共同完成一个计算任务。本章将探讨如何利用量子纠缠的特性来增强SMPC的安全性，并实现更加高效的 SMPC 协议。我们将介绍一些基于量子纠缠的SMPC协议的思路。例如，利用纠缠态的非定域性和测量结果的关联性，可以设计出能够抵抗某些特定攻击的SMPC协议。 我们会分析量子纠缠如何能够提供一种“隐蔽的”计算过程，使得参与方在不直接共享数据的情况下，通过对纠缠态进行联合测量来实现计算。我们将讨论量子纠缠在提供“无偏见”的随机数生成方面的作用，这对于提高SMPC协议的安全性至关重要。此外，我们还将探讨量子纠缠在实现“秘密共享”和“安全验证”等SMPC子任务中的潜力。本章将为读者揭示量子纠缠在超越传统加密范畴，实现更高级别信息安全保障方面的广阔前景。 第五章：量子纠缠在后量子密码学与安全通信的融合 尽管量子计算机的出现对当前的公钥密码体系构成了严重威胁，但量子纠缠本身并非万能的“量子密钥”。本章将探讨量子纠缠技术如何与后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）相结合，共同构建一个更加健壮和全面的安全通信框架。我们将分析现有QKD协议在面对更高级别攻击，或在特定场景下的局限性，例如，其对硬件安全性的依赖。 我们将讨论如何利用量子纠缠来增强后量子密码学算法的安全性，例如，在分布式密钥管理中，可以利用量子纠缠来提供更加安全和可信的密钥分发机制，从而减少对基于数学难题的后量子公钥算法的过度依赖。我们还将探讨如何构建“量子安全”的网络，即融合了QKD和PQC的混合安全通信方案。这种方案能够提供信息论安全的密钥分发，并辅以能够抵抗量子计算机破解的经典加密算法，从而在未来实现更长期的信息安全保障。本章将展望量子纠缠技术在未来通信安全领域的发展方向，以及其在应对不断演进的安全威胁中的关键作用。 第六章：量子纠缠技术的未来展望与挑战 在最后一章，我们将对量子纠缠在通信加密领域的未来发展进行展望，并深入分析当前所面临的挑战。我们将讨论量子纠缠技术在实现全球化量子通信网络、构建安全的量子互联网等宏大愿景中的核心地位。我们将深入探讨技术层面和理论层面的挑战，例如，如何提高纠缠分发速率和纠缠纯度，如何实现稳定可靠的长距离量子通信，如何开发更具鲁棒性的量子器件以抵抗环境噪声。 同时，我们也将关注量子纠缠技术在实际应用中可能面临的标准化、成本效益以及网络安全协议的兼容性等问题。本章将鼓励读者思考量子纠缠技术在未来的发展方向，并鼓励进一步的研究和探索，以期早日实现量子纠缠在保障人类信息安全方面 the full potential。 总结 《量子纠缠在通信加密中的应用》一书，通过对量子纠缠的深入剖析，系统地阐述了其在量子密钥分发、量子态隐形传输、安全多方计算以及与后量子密码学的融合等方面的广泛应用。本书不仅提供了扎实的理论基础，也展现了量子纠缠技术在构建下一代安全通信系统中的革命性潜力。本书内容翔实，逻辑严谨，旨在为量子信息科学、通信工程、密码学等领域的科研人员、工程师及高等院校师生提供一份宝贵的参考资料，共同探索信息安全的新边界。

评分☆☆☆☆☆

如果说市面上大部分专业书籍是“工具书”，那么这本《半导体材料和器件的激光辐照效应》更像是一部“哲学著作”，因为它引导读者去思考材料在极端条件下的本质属性。我特别欣赏其中关于不确定性和随机性的讨论。作者坦诚地指出了，即使在高度受控的实验条件下，激光辐照导致的微观事件仍然具有一定的随机性，并探讨了如何用统计物理的方法去拟合这些宏观表现。这种对科学局限性的坦诚，反而增强了这本书的可信度。此外，书中对未来研究方向的展望也极具前瞻性，比如对深紫外和软X射线激光在新型量子点材料刻蚀中的潜力分析，非常引人入胜。读完这本书，我不仅获得了大量的专业知识，更重要的是，我的科学研究心态得到了极大的锤炼，学会了如何在复杂系统中寻找规律，如何用更审慎的态度对待实验结果。这是一部值得反复研读的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格有一种独特的节奏感，它不像某些译著那样生硬晦涩，而是带着一种欧洲科学界特有的严谨和清晰的条理性。作者在处理复杂的物理模型时，总是会先用通俗但精确的语言勾勒出核心概念，然后再逐步引入数学推导。我特别喜欢它在讨论器件性能退化时所采用的对比分析法。比如，它对比了不同掺杂浓度下的硅基材料在相同激光通量下的失效模式，清晰地展示了杂质能级在光热效应中的“助推”作用。这种横向和纵向的对比分析，使得原本抽象的材料科学问题变得具体可感。更难得的是，书中还穿插了一些历史性的回顾，追溯了激光与半导体研究从早期的光电导效应到如今高功率激光加工的发展脉络，让人在学习前沿知识的同时，也能感受到科学探索的演变过程，这种厚重感和历史感是其他同类书籍难以企及的。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书在实验方法的详述上，简直做到了教科书级别的细致入微。我一直对如何准确测量激光辐照后的材料参数感到头疼，很多文献都是一笔带过实验细节。但这本书不同，它花了大量的篇幅去介绍各种先进的表征技术，比如时间分辨光谱学、原子力显微镜（AFM）的特殊应用模式，以及同步辐射光源在光致损伤研究中的独特优势。作者似乎亲身参与了这些实验的每一步，对实验中可能出现的系统误差、温度效应的补偿措施都进行了详尽的讨论。这对于我们这些在实验室里摸爬滚打的研究生来说，简直是雪中送炭。我尤其欣赏它对“可重复性”的强调，指出了很多文献中常被忽略的激光脉冲质量对结果一致性的决定性影响。读完相关章节，我感觉自己仿佛完成了一次高水平的“虚拟实验”，对如何设计一个严谨的激光辐照实验方案有了脱胎换骨的理解。这本书的实用性远远超出了我的预期。

评分☆☆☆☆☆

这本《半导体材料和器件的激光辐照效应》的书，光是看到书名就让人感到一种深邃的物理魅力。我最近一直在探索半导体领域的前沿课题，尤其是如何利用激光这种高精度、高能量的工具去调控材料的微观结构和宏观性能。这本书的封面设计很朴实，没有太多花哨的图表，反而给人一种严谨、扎实的学术气息。我刚翻开第一章，就被作者对激光与半导体相互作用机理的深入剖析所吸引。那种从基础的量子力学层面出发，逐步过渡到光子在晶格中激发电子、产生缺陷，乃至改变能带结构的逻辑推演，简直是一场思维的盛宴。它不仅仅是罗列公式和实验数据，更重要的是构建了一个完整的理论框架，让读者能清晰地理解“为什么”会发生这些变化。特别是其中关于飞秒激光在超快过程中的应用，描述得非常细致，让我对瞬间发生的物理过程有了更直观的认识。这本书的深度，绝对不是入门级的科普读物可以比拟的，它更像是为专业研究人员准备的一份详尽的“工具箱”和“思想指南”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度令人叹为观止，尤其是在前沿交叉领域的研究方面，展现了作者卓越的洞察力。它不仅关注了传统的损伤和缺陷产生机制，还大篇幅地探讨了激光诱导的相变和薄膜生长——这已经触及到纳米加工和量子结构构建的范畴了。我印象最深的是关于“激光诱导的表面等离子体共振”在增强光电转换效率中的应用分析。作者非常清晰地阐述了如何通过调控激光的入射角和偏振态，精确控制表面等离子体的激发表征，进而实现对光吸收和载流子分离效率的优化。这已经不再是单纯的“辐照效应”研究，而是上升到了“光子学设计”的高度。这本书无疑为我未来在光电器件设计上的创新思路提供了坚实的理论基础，它打开了一个看待半导体材料的新视角：材料不再是静态的，而是可以在激光的作用下，被“编程”出所需的特定功能。