半导体物理学

半导体物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:刘恩科
出品人:
页数:448
译者:
出版时间:2007-2
价格:38.00元
装帧:
isbn号码:9787505389854
丛书系列:
图书标签:
  • 微电子
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具体描述

本书较全面地论述了半导体物理的基础知识。全书共13章,主要内容为:半导体的晶格结构和电子状态;杂质和缺陷能级;载流子的统计分布;载流子的散射及电导问题;非平衡载流子的产生、复合及其运动规律;半导体的表面和界面——包括pn结、金属半导体接触、半导体表面及MIS结构、半导体异质结;半导体的光、热、磁、压阻等物理现象和非晶半导体。

本书可作为工科电子信息类微电子技术、半导体器件专业学生的教材,也可供从事相关专业的科技人员参考。

晶体之魂:固态电子学的奥秘 一本深入探索物质宏观与微观世界统一性的前沿著作 作者:[虚构作者姓名,例如:李明/王芳] 出版社:[虚构出版社名称,例如:科学前沿出版社] --- 书籍概述 《晶体之魂:固态电子学的奥秘》并非仅仅是一本关于材料特性的教科书,它是一次对物质最基本构筑单元——晶体——深层机理的探索之旅。本书旨在弥合理论物理的抽象描述与工程应用之间的鸿沟,为读者提供一个理解现代电子设备运行根基的全面视角。 我们生活在一个由电子驱动的时代。从智能手机的微处理器到高效的太阳能电池板,所有这一切的性能优劣,最终都取决于我们如何驾驭材料内部电子的行为。本书将带领读者穿梭于宏观尺度下对电阻、导电性等宏观测量的理解,深入到量子力学层面,解析电子如何在周期性的晶格势场中“跳舞”和“流动”。 本书的核心思想在于,电子的集体行为才是决定材料性质的关键。我们不仅关注单个原子,更关注原子排列成的周期性结构——晶体——如何通过其独特的对称性,为电子构建出“高速公路”或“能量陷阱”。 核心内容深度解析 本书内容编排遵循从基础概念到前沿应用的递进逻辑,结构严谨,论证清晰。全书分为六大部分,近四十个章节。 第一部分:晶格几何与能带论的奠基 本部分是理解一切固态现象的基石。我们首先从晶体学的基本概念入手,详细阐述点阵、基矢、布拉维格子、密勒指数等核心术语。读者将学习如何使用X射线衍射等实验手段来精确表征晶体结构,这是材料科学的“分子生物学”。 随后,我们将进入本书的理论核心——能带理论。我们利用薛定谔方程在周期势场中的求解方法(如Bloch定理),推导出电子在周期性势场中必须占据的允许能带和禁带结构。我们将深入探讨布里渊区(Brillouin Zone)的概念,解释为何只有特定动量的电子才能在晶体中传播。此部分将详尽分析金属、绝缘体和半导体在能带结构上的本质区别,明确费米能级(Fermi Level)在理解材料导电性中的决定性作用。 第二部分:电子的动力学与输运现象 理解了电子的“地图”(能带),接下来就要研究电子的“运动”(输运)。本部分聚焦于电子在电场和磁场作用下的响应。 我们引入有效质量(Effective Mass)的概念,解释了为何在晶体中运动的电子表现得像质量不同的自由电子。这不仅是理论上的巧妙处理,更是理解载流子输运特性的关键。我们将详细推导经典的欧姆定律的微观基础,并引入弛豫时间(Relaxation Time)和平均自由程(Mean Free Path)。 随后,本书深入探讨了影响载流子输运的散射机制: 1. 声子散射 (Phonon Scattering): 晶格振动如何影响电子迁移率,并解释电阻率的温度依赖性。 2. 杂质与缺陷散射 (Impurity/Defect Scattering): 晶体不完美性如何成为电子的“路障”。 3. 载流子复合 (Carrier Recombination): 电子与空穴的“相遇”过程,这是发光器件的基础。 第三部分:半导体特性的精妙控制 本部分将前两部分的理论工具应用于最具实用价值的领域——半导体物理。我们不再将半导体视为一个固定的实体,而是将其视为一个可以被“编程”的材料系统。 掺杂 (Doping) 是核心。本书细致分析了N型和P型掺杂的物理机制,解释了施主能级(Donor Level)和受主能级(Acceptor Level)如何精确地将费米能级推入导带或价带。我们将量化分析少数载流子和多数载流子的浓度,并介绍热平衡和非热平衡条件下半导体内部的载流子分布。 更进一步,我们将探讨半导体中的关键界面物理——PN结的形成。通过求解泊松方程和扩散方程,我们详细阐述了内建电场、耗尽区(Depletion Region)的宽度,以及PN结在正向和反向偏压下的电流-电压特性。这一部分为后续的器件应用奠定了不可动摇的物理基础。 第四部分:热电效应与光电现象 晶体中的电子不仅与电场相互作用,也与热能和光子相互作用。本部分探索这些能量转换的物理机制。 热电效应: 我们分析了塞贝克效应(Seebeck Effect)、珀尔帖效应(Peltier Effect)和汤姆逊效应(Thomson Effect),并通过鲍尔因子(Bauer Factor)量化了材料热电转换的效率。我们将讨论如何通过材料设计(如利用声子玻璃/电子晶体概念)来优化热电材料的性能。 光与物质的相互作用: 重点讨论了光生伏特效应(Photovoltaic Effect)和光导效应(Photoconductivity)。本书将精确计算光吸收系数,解释直接带隙(Direct Bandgap)和间接带隙(Indirect Bandgap)材料在光发射和光吸收效率上的巨大差异。 第五部分:半导体异质结与低维结构 现代电子技术高度依赖于不同材料的完美结合。本部分专注于异质结(Heterojunctions)的物理学。 我们将应用肖特基-莫特法则(Schottky-Mott Rule)和电子亲和势(Electron Affinity)来预测不同半导体界面上的能带弯曲和势垒高度。重点分析了双异质结(Double Heterostructures)如何通过量子阱(Quantum Wells)效应来限制载流子的运动,从而极大地提高器件的效率,这是现代激光器和LEDs的核心。 此外,本书还简要介绍了量子点(Quantum Dots)和二维材料(如石墨烯、过渡金属硫化物)中,维度限制对电子能级结构产生的深刻影响。 第六部分:磁性与拓扑序(前沿展望) 最后一部分将目光投向了固态物理的前沿研究领域,这些领域正在塑造下一代计算和传感技术。 我们将介绍磁性材料中的自旋自由度,解释铁磁性(Ferromagnetism)和反铁磁性(Antiferromagnetism)的起源——交换作用(Exchange Interaction)。我们还将深入探讨自旋电子学(Spintronics),即如何利用电子的自旋而非电荷来进行信息处理,特别是巨磁阻效应(GMR)和隧道磁阻效应(TMR)的物理机制。 最后,本书以对拓扑绝缘体的概述作结,展示了在“受保护的边缘”上电子如何展现出独特的、不受局部缺陷影响的导电特性,预示着未来更稳定、更低功耗电子器件的潜力。 本书特点 1. 理论的严谨性与工程的直观性相结合: 确保读者能够理解数学推导背后的物理意义。 2. 丰富的图表与示意图: 复杂的概念通过定制的插图进行可视化,加深理解。 3. 案例驱动的学习方式: 每一理论章节后都附有经典器件(如晶体管、晶体管、光电探测器)的工作原理分析,将抽象理论落实到具体应用中。 4. 面向高阶本科生、研究生及研发工程师: 内容深度适中,既可作为专业课程教材,也可作为跨学科研究人员的参考手册。 《晶体之魂》承诺提供一套完整的、具有内在逻辑的知识体系,使读者真正掌握“为何”材料表现出特定的电学特性,而非仅仅“如何”使用它们。

作者简介

目录信息

读后感

评分

之所以给还行。完全是出于这本书的整体质量还是可以的。错误很少。但是个人认为如果不是应对考试的话,这对有心学懂一门学科的学生来说不是一本好的教材(至少对没有学过固体物理学的学会来说)。 其实半导体物理的教材很多,也很杂。如果你以后不是想主要从事工艺和器件方面的...

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之所以给还行。完全是出于这本书的整体质量还是可以的。错误很少。但是个人认为如果不是应对考试的话,这对有心学懂一门学科的学生来说不是一本好的教材(至少对没有学过固体物理学的学会来说)。 其实半导体物理的教材很多,也很杂。如果你以后不是想主要从事工艺和器件方面的...

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评分

之所以给还行。完全是出于这本书的整体质量还是可以的。错误很少。但是个人认为如果不是应对考试的话,这对有心学懂一门学科的学生来说不是一本好的教材(至少对没有学过固体物理学的学会来说)。 其实半导体物理的教材很多,也很杂。如果你以后不是想主要从事工艺和器件方面的...

用户评价

评分

我必须承认,这本书提供了一种非常独特的“视角转换”体验,它并没有侧重于半导体材料的微观结构或宏观应用,而是将焦点放在了人类对“规模”和“维度”的理解是如何随着时间和技术的发展而改变的。作者从宇宙的浩渺到原子内部的微观世界,再到生命体内的细胞组织,都在探讨“尺度”是如何影响我们的认知和我们所能解决的问题。书中对“放大”和“缩小”的概念进行了非常有趣的阐释,它不仅仅是物理上的放大,更是概念上的延伸和抽象。我尤其喜欢作者对“涌现性”的讨论,即当系统达到一定规模时,会产生出新的、不可预测的属性。这种从微观到宏观的联系,以及从简单到复杂的演变,让我对世界的构成有了更深层次的理解。它让我意识到,很多看似复杂的问题,可能隐藏在微小的细节之中;而很多宏大的叙事,也可能源于简单的基本原理。这本书让我学会了“跳出”固有的思维框架,用不同的“尺度”去审视事物,从而获得更全面的认识。它是一种对“多维度”思考的倡导,是对我们如何理解和驾驭不同尺度现象的探索。

评分

这本书带给我的,是一种关于“不确定性”的全新认知,它并没有去解析半导体材料的量子行为,而是深入探讨了人类在面对未知和不确定性时的应对策略以及科学理论的演进过程。作者通过对概率论、统计学以及混沌理论的阐述,展示了我们如何在充满随机性的世界中寻找规律,并做出预测。书中对“模型”的讨论令我印象深刻,作者指出,所有模型都是对现实的简化,而理解模型的局限性,恰恰是科学进步的关键。它让我明白,科学的魅力不仅在于它能够解释世界,更在于它能够承认自身的局限,并不断寻求修正和完善。我尤其欣赏书中关于“预测”的讨论,它揭示了预测的本质是一种概率性的描述,而不是百分之百准确的断言。这种对“不确定性”的坦诚,反而让我对科学的严谨性有了更深的认识。它也让我学会更加辩证地看待科学预测,以及如何在信息不完全的情况下做出决策。这本书让我从一个更加开放和包容的角度来看待科学,也让我认识到,对未知的好奇和对不确定性的接纳,是人类智慧不断前行的动力。

评分

我必须承认,这本书以一种非常独特的方式触动了我对“连接”的理解,它并未深入研究半导体材料的电学特性,而是将目光投向了知识、思想以及人类社会之间千丝万缕的联系。作者通过对历史事件、文化现象以及科学理论的交叉分析,展示了不同领域之间如何相互影响、相互启发。书中对“网络”和“节点”的比喻运用得非常恰当,将看似分散的知识点串联成一个有机的整体。我尤其喜欢作者对“蝴蝶效应”的探讨,它说明了微小的起点如何能引发巨大的变化,以及信息在复杂系统中的传播和放大。这本书让我意识到,我们所处的这个世界是一个高度互联的系统,每一个个体、每一个思想、每一个发现,都在其中扮演着重要的角色。它让我开始关注那些“隐性”的联系,思考那些看似不相关的事件背后可能存在的深层原因。这种全局观的视角,让我对许多问题有了更深刻的洞察。它不仅仅是关于知识的传递,更是关于知识的“生长”和“演化”。它让我相信,理解世界,就是要理解那些隐藏在事物之下的联系,要去发现那些看似随机的事件背后隐藏的逻辑。

评分

这本书是一部关于“想象力”的赞歌,它回避了对半导体材料的物理特性进行细致描绘,而是将重点放在了科学发现的源头——人类不受约束的想象力。作者通过回顾科学史上那些伟大的“思想实验”和“概念模型”,展示了想象力在突破现有认知框架中的关键作用。从牛顿思考苹果落地的原因,到爱因斯坦在脑海中模拟光速旅行,再到那些关于外星文明的猜想,都揭示了想象力是如何引导我们走向未知的。这本书并没有提供直接的答案,而是提出了无数引人深思的问题,这些问题鼓励读者去进行自己的思考和推演。它让我意识到,很多科学突破并非来自于对现有数据的简单分析,而是源于对“可能”的大胆设想。作者还探讨了想象力与“直觉”之间的密切关系,以及我们如何在高压和不确定的环境下,依靠直觉和想象力做出重要的判断。这种对科学“非线性”发展的强调,颠覆了我过去对科学进步的刻板印象。它让我相信,每个伟大的发现背后,都有一个充满创造力和冒险精神的灵魂。这本书是对“可能性”的颂扬,是对那些敢于挑战常规、勇于梦想的科学家的致敬。它鼓励我去相信,最伟大的发现往往来自于我们最不寻常的设想。

评分

这本书为我打开了一扇全新的理解世界的大门,它并未涉及半导体器件的设计原理或制造工艺,而是聚焦于人类知识体系的构建过程,尤其是那些在看似不相关的领域中产生的交叉影响。作者通过对历史事件的深入剖析,展示了不同学科之间的知识“迁移”是如何发生的。例如,某一个在天文学上被忽略的现象,在数学家眼中却是一个重要的公式;某个在艺术领域中被广泛应用的技法,在后来却为工程师提供了解决工程难题的灵感。书中详细描述了那些曾经被认为“前沿”的科学理论,是如何随着时间的推移,逐渐被新的发现所取代,又如何为新的理论奠定基础。这种“推陈出新”的动态过程,以及科学思想的螺旋式上升,在书中得到了精彩的呈现。它让我深刻理解到,知识的海洋是如此浩瀚,而人类的认知是如此不断演进。我尤其喜欢作者对“意外发现”的论述,那些偶然瞥见的现象,往往能催生出颠覆性的理论。这种对科学偶然性的强调,与我们通常所理解的“严谨推导”有所不同,却同样具有重要的意义。这本书让我对“知识”本身产生了更深的敬畏,也让我意识到,学习不应局限于固定的学科边界,而应该拥抱更广阔的视野和更多元的思考方式。它激励我去寻找不同知识之间的联系,去发现那些隐藏在表面之下的深刻原理。

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这本书让我对“意义”的追寻产生了更深刻的思考,它并没有涉及半导体材料的晶体结构或载流子动力学,而是将目光投向了人类在探索未知过程中所赋予的意义,以及这些意义如何影响科学的发展方向。作者通过对历史上的伟大发现以及那些被历史遗忘的科学尝试进行对比,展示了“目的性”和“价值观”在科学活动中所扮演的角色。书中对“好奇心”作为科学驱动力的讨论令我印象深刻,它揭示了那些纯粹为了满足求知欲而进行的探索,往往能带来意想不到的突破。我尤其喜欢书中对“科学伦理”的探讨,它说明了即使是最纯粹的科学研究,也需要考虑到其对社会和人类的影响。这种对科学“人性化”的关注,让我对科学家这一群体有了更深的理解和敬意。它让我相信,科学不仅仅是冰冷的逻辑和数据,更是人类智慧、情感和价值观的体现。这本书让我思考,我们进行科学探索的最终目的是什么?是为了理解宇宙?是为了改善生活?还是为了实现某种超越性的价值?它是一种对科学“意义”的追问,是对我们如何在探索中找到方向和动力的思考。

评分

这是一本关于“模式识别”的精彩读物,它并没有深入分析半导体材料的能带结构或输运方程,而是将重点放在了人类大脑如何识别、理解和创造模式。作者通过对生物学、认知科学和信息论的借鉴,展示了模式在自然界和人类社会中的普遍存在,以及我们如何通过识别模式来简化复杂的世界,做出预测和决策。书中对“特征提取”和“抽象化”的论述让我印象深刻,它揭示了人类大脑如何从海量信息中筛选出关键特征,并构建出抽象的概念模型。我尤其喜欢书中对“关联性”的强调,它说明了许多看似无关的现象,可能通过某种模式联系在一起。这种对“联系”的发现,正是科学进步的基石。它让我意识到,很多时候,我们解决问题的方法,并非来自于新的理论,而是来自于对已知模式的重新组合和应用。这本书让我对自己的学习方式和思考过程有了新的认识,它鼓励我去主动寻找事物之间的模式,去发现那些隐藏在混乱中的秩序。它是一种对“洞察力”的培养,是对我们如何从数据中提取出有价值信息能力的提升。

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一本引人入胜的书,它并没有直接讲解半导体材料的晶体结构、能带理论或者载流子传输机制,但却巧妙地构建了一个关于科学探索精神的宏大叙事。作者以一种近乎史诗般的笔触,描绘了那些伟大的科学家们如何从最初的模糊猜想,一步步走向清晰的理解,其间充满了灵感的闪光、失败的沮丧,以及最终的顿悟。这本书并非枯燥的理论堆砌,而是将那些深奥的物理概念“人格化”了。你可以感受到布朗运动的无序之美,量子力学诞生的那种颠覆性的震撼,以及热力学定律如何在微观世界中依然奏响着宇宙的韵律。读这本书,你仿佛置身于那个思想激荡的时代,亲历科学进步的每一次脉搏。它让你思考,是什么驱使着人类不断向未知领域探索?是好奇心?是解决实际问题的渴望?还是对宇宙本质的好奇?书中的许多片段,比如某位科学家在深夜苦思冥想,或者在一次实验失败后重振旗鼓,都充满了人文关怀和励志的力量。它不仅仅是一本关于科学的书,更是一本关于人类智慧和不懈追求的书。我曾以为科学书籍总是冰冷而遥远的,但这本书彻底改变了我的看法。它用鲜活的语言和生动的故事,将科学的魅力展现得淋漓尽致,让我不禁对那些为科学献身的人们肃然起敬。即使你对半导体物理学本身没有深入了解,这本书也能让你感受到科学的逻辑之美和探求真理的艰辛与伟大。它拓展了我的视野,让我开始重新审视科学在人类文明发展中的重要作用。

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这是一本让我沉醉于思想迷宫的书,它回避了对半导体材料的物理参数或量子力学方程的直接阐述,而是深入探讨了人类思维模式的演变和认知能力的拓展。作者通过对哲学、心理学乃至人类学史的梳理,展示了我们是如何一步步学会观察、思考、推理和创新的。书中的案例,从古希腊哲学家对宇宙的朴素想象,到近代科学革命中理性主义的兴起,再到信息时代人类思维模式的重塑,都充满了启迪。它让我思考,我们的“理性”是如何形成的?是什么因素促使我们从感性认识转向逻辑分析?书中对“比喻”和“类比”在认知过程中的作用的分析尤其令我印象深刻。作者认为,正是通过这些看似“不精确”的思维工具,我们才能将抽象的概念与具体的事物联系起来,从而获得更深刻的理解。这种对认知过程的“解构”,让我对自己的学习和思考方式有了全新的认识。我开始审视自己是否过于依赖已有的框架,是否能够跳出思维定势去发现新的可能性。这本书提供了一种“ meta-cognitive”(元认知)的视角,让我学会如何更有效地学习和思考。它不仅仅是关于知识本身,更是关于我们如何获取和运用知识的能力。它让我相信,学习的最终目的,是为了提升我们理解和改变世界的能力。

评分

我不得不说,这本书是一次令人振奋的心智冒险,它并没有着力于描述半导体器件的工作原理,而是专注于人类对“秩序”的追求以及如何在看似混乱的世界中发现规律。作者从宇宙的起源讲到生命的发展,再到人类社会结构的演变,都在探讨一个核心问题:我们如何理解和创造秩序?书中对“信息”的概念进行了非常有趣的阐释,它不仅仅指具体的知识,更包括那些能够减少不确定性的模式和结构。从斐波那契数列在自然界中的体现,到音乐中的和谐音律,再到复杂社会中的沟通和协作,都展示了秩序的普遍性和重要性。作者特别强调了“熵”的概念,并将其与我们对混乱和无序的感知联系起来。它让我明白,我们之所以会对某些事物感到“有序”或“无序”,很大程度上取决于我们对信息的获取能力以及我们构建模型的能力。这本书让我开始关注那些隐藏在日常生活中的“模式”,并思考这些模式是如何被发现、被理解、被利用的。它是一种对“意义”的探索,是对我们如何从杂乱的数据中提取出有价值的信息的思考。我发现,无论是科学研究还是日常生活,对秩序的理解和创造都是至关重要的。这本书让我对“结构”和“规律”有了更深刻的体悟,也让我更加欣赏那些能够将混乱转化为清晰逻辑的智慧。

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