半导体材料物理基础

半导体材料物理基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:兰州大学出版社
作者:Peter Y ·Yu
出品人:
页数:491 页
译者:贺德诼
出版时间:2002年6月1日
价格:46.5
装帧:平装
isbn号码:9787311020125
丛书系列:
图书标签:
  • 国外教材
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具体描述

《半导体材料物理基础》由兰州大学出版社出版。

《微观世界的奥秘:从原子到晶体》 本书旨在揭示物质最微观层次的结构与行为,深入浅出地阐述构成我们世界的基石——原子的内部构造、电子的运动规律,以及这些基本单元如何通过特定的排列组合,形成具有独特物理性质的宏观材料。我们将踏上一段穿越原子核、电子云,直至复杂晶体结构的探索之旅。 第一部分:原子的舞蹈——微观世界的基石 原子之形: 从早期朴素的原子模型(如道尔顿的实心球模型)到现代量子力学描绘的电子云,我们将审视科学家们如何一步步逼近原子的真实面貌。了解原子核(质子与中子)的构成,以及电子围绕原子核运动的量子化能级和轨道。我们将深入探讨原子序数、质量数、同位素的概念,以及它们如何决定了元素的化学性质。 电子的旋律: 电子是物质性质的灵魂。本书将详细介绍电子的四大量子数(主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数)及其含义,它们如何决定了电子在原子中的状态和分布。保利不相容原理和洪特规则将指导我们理解电子如何填充原子轨道,形成基态电子构型。我们将触及原子光谱的产生原理,它是电子能级跃迁的直接证据。 元素周期表的智慧: 元素周期表并非简单地罗列元素,而是蕴含着深刻的规律。我们将分析周期表如何反映原子的电子层结构和化学性质的周期性变化。从碱金属的活泼到稀有气体的惰性,从卤素的强氧化性到过渡金属的多变价态,我们将理解电子构型如何主导元素的化学行为。 第二部分:物质的秩序——从点到线的连接 化学键的纽带: 原子并非孤立存在,它们通过化学键紧密联系,形成稳定的物质。本书将详细解析各种主要的化学键类型: 离子键: 描述电子的得失如何形成正负离子,进而通过静电吸引力结合成离子晶体。我们将探讨离子键的强度与晶格能的关系。 共价键: 阐述原子间通过共享电子形成的强相互作用,这是许多固态材料形成的基础。我们将介绍单键、双键、三键的区别,以及sp、sp2、sp3杂化轨道等概念,它们如何决定分子的几何构型和键的性质。 金属键: 解释金属原子中价电子形成“电子海”的特殊结构,是金属导电、导热、延展性的根本原因。 范德华力: 探讨分子间较弱的吸引力,如偶极-偶极相互作用、伦敦色散力,它们对许多分子晶体和低聚物性质的影响。 晶体结构的世界: 自然界中的许多固体呈现出规则的、周期性的原子排列,即晶体结构。我们将深入探索: 晶格与晶向: 定义晶格、晶胞、基矢等基本概念,理解晶体宏观对称性与微观原子排列的关系。介绍密勒指数,用于描述晶体平面和晶体方向。 常见晶体结构: 详细介绍生活中常见的晶体结构,如面心立方(FCC)、体心立方(BCC)、六方密堆积(HCP)等,分析它们的原子堆积密度、配位数和空间利用率。 非晶态材料: 对比晶体结构的有序性,我们将探讨非晶态材料(如玻璃)的无序结构特征,以及它们与晶体材料在物理性质上的差异。 第三部分:性质的涌现——微观决定宏观 机械性能的根源: 固体的强度、硬度、弹性模量等机械性能,都与原子间的键合强度、晶格缺陷以及晶界的存在密切相关。我们将从原子层面解释这些现象。 热学行为的微观解释: 固体中的热量传递主要通过晶格振动(声子)和自由电子的运动。我们将探讨比热容、热导率等热学性质如何由原子的运动和相互作用决定。 电学性质的秘密: 物质的导电性、绝缘性、半导体特性,都与电子在材料中的运动状态息息相关。我们将初步触及电子能带理论(此处不深入),理解能带结构如何区分导体、绝缘体和半导体。 通过对原子结构、化学键合以及晶体排列的学习,本书将为读者构建起一个理解物质宏观性质的微观基础。我们将认识到,看似平凡的物质,其背后隐藏着精妙绝伦的原子级“舞蹈”,而正是这种“舞蹈”的规律,塑造了我们所见所感的世界。本书旨在激发读者对物质科学的兴趣,为进一步深入学习凝聚态物理、材料科学等领域打下坚实的基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我是一名正在学习固态物理的大学生,我发现半导体材料是固态物理中最重要也是最迷人的应用领域之一。我希望找到一本能够将抽象的固态物理概念,如晶格振动、电子能带、以及统计力学,巧妙地应用于解释半导体材料特性的书籍。我期待书中能够详细讲解半导体中的声子谱,以及声子与电子的相互作用,例如德拜模型、声子散射等。对于半导体中的配对、极化等现象,我希望能得到清晰的解释。我特别关注半导体中的磁性效应,以及磁性掺杂如何影响半导体的电子和自旋输运。此外,对于半导体材料的相变,例如由晶态到非晶态的转变,以及其对材料性能的影响,我也希望能有深入的了解。如果书中能够提供一些关于如何从第一性原理出发计算半导体材料的电子结构和性质的方法,那将是我学习固态物理和半导体材料的绝佳补充。

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我是一名对量子计算领域充满憧憬的学生,我知道半导体材料是构建量子比特的重要载体。因此,我急切地需要一本能够系统介绍半导体材料物理基础的书籍,并且能够为我理解量子效应在半导体中的体现提供基础。我希望书中能够深入讲解晶体动量、布里渊区、以及电子在周期性势场中的行为,为理解 Bloch 定理和能带结构打下坚实基础。我特别关注半导体中的激子、极化子等准粒子概念,以及它们在光电相互作用中的作用。对于半导体异质结,如p-n结、Schottky结,以及更复杂的MOS结构,我希望能够理解其能带弯曲、载流子注入和传输的物理机制。此外,对于材料的表面和界面态,以及它们在器件中的重要性,我也希望有详细的介绍。如果书中能够提及一些关于半导体材料在低温、强磁场等极端条件下表现出的奇异物理现象,以及这些现象与量子效应的关联,那就更符合我未来的研究方向了。

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我在学习微电子学时,经常被提及的各种半导体材料(如硅、锗、砷化镓、碳化硅、氮化镓)让我感到困惑,不明白它们各自的优势和应用场景。我正在寻找一本能够系统介绍这些常见半导体材料的物理特性的书籍。我希望书中能够详细对比不同材料的禁带宽度、载流子迁移率、击穿电场、热导率等关键参数,并解释这些参数的差异是如何影响它们在不同领域的应用的,比如硅在微处理器中的主导地位,砷化镓在射频和光电器件中的优势,以及碳化硅和氮化镓在电力电子和高功率器件中的崛起。我希望书中能够深入分析不同材料的晶体结构和化学键合如何决定了它们的这些特性。此外,对于化合物半导体,我希望能够了解其能带结构是如何形成的,以及如何通过调整组分来调控其光学和电学性质。如果书中能够包含一些关于材料制备方法(如CVD、MOCVD、MBE)如何影响材料质量和性能的讨论,那将对我理解材料的工业生产非常有帮助。

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我是一名准备跨入半导体行业的技术工人,我希望在实际操作之前,能够对我们工作中接触到的各种半导体材料有一个更扎实的理解。我需要的不是高深的理论推导,而是能够帮助我理解材料基本性质和特性,以及它们在实际生产过程中扮演角色的书籍。我希望能够了解不同半导体材料(如硅、砷化镓、氮化镓)的物理特性差异,比如它们的熔点、硬度、导热性等,以及这些特性对加工和应用的影响。我特别关注半导体材料的电学特性,比如电阻率、迁移率、击穿电压等,以及这些参数是如何通过材料的纯度、晶体结构和掺杂来控制的。如果书中能够解释一些基础的材料表征方法,比如X射线衍射(XRD)来确定晶体结构,或者扫描电子显微镜(SEM)来观察材料形貌,那将使我能够更好地理解生产过程中的质量控制。对于半导体材料中的缺陷,我希望能够知道它们是什么,以及它们对材料性能有什么影响,以及我们如何在生产中尽量避免这些缺陷的产生。

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我是一位对新材料探索充满热情的研究者,我正在寻找一本能够提供扎实理论基础,并且能够激发我思考材料设计和优化的书籍。我希望这本书能够深入阐述半导体材料的能带理论,包括费米-狄拉克的统计分布、态密度、以及不同能带形状(直接带隙、间接带隙)的物理意义和对光电性质的影响。我特别关注半导体材料中的载流子输运机制,包括散射过程(声子散射、杂质散射、表面散射)以及这些散射如何影响载流子迁移率和导电性。对于热电效应,例如塞贝克效应、珀尔捷效应,以及它们在热电材料中的应用,我希望能有深入的理解。此外,我希望书中能够探讨半导体材料在强电场或高辐射环境下的行为,以及如何通过材料设计来提高其抗辐射能力。对于新型半导体材料的发现和设计,如果书中能提及一些理论计算和模拟的方法,例如第一性原理计算,那将对我非常有启发。

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作为一名对半导体物理充满好奇心的爱好者,我一直对那些微小的芯片如何驱动我们现代世界的科技发展感到着迷。我一直在寻找一本能够以一种既严谨又不失趣味的方式,向我介绍半导体材料基本原理的书。我希望这本书能够从最根本的原子和电子的相互作用开始,逐步构建起我们对半导体材料的认知。我特别期待能够理解为什么某些材料会导电,某些会绝缘,而半导体恰好处在这两者之间。书中关于晶格结构、原子键合以及电子在晶格中的运动方式的解释,对我来说至关重要。我希望能明白什么是能带,什么是禁带,以及为什么电子会聚集在能量较低的区域。对于载流子,也就是电子和空穴,它们的产生和消失的机制,以及它们是如何在材料中移动的,我希望能得到清晰的图解和生动的比喻。如果书中能够穿插一些简单的概念演示,比如通过类比来解释费米能级,或者通过简单的图示来展示pn结的形成,那将极大地帮助我这个非专业读者理解这些抽象的概念。

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作为一名对集成电路设计充满兴趣的学生,我发现自己常常在理解某些器件行为时感到力不从心,这很大程度上源于对底层半导体材料物理理解的不足。我渴望一本能够深入浅出、逻辑严谨的书籍,能够带领我从原子尺度出发,理解半导体晶体结构是如何形成的,电子和空穴是如何在这些结构中运动的。我特别期待书中能够详细阐述费米能级、导带、价带、以及它们之间禁带的物理意义,并且解释为什么不同的元素组合会形成不同能带结构的半导体。对于载流子浓度的控制,掺杂的机理和效果,以及平衡态和非平衡态下的载流子行为,我希望能够得到清晰的解释。此外,理解材料的电导率、介电常数、热导率等宏观性质与微观结构和电子行为之间的联系,对我设计出高性能、高可靠性的器件至关重要。书中若能提及一些关于半导体材料制备工艺对材料性能影响的讨论,例如外延生长、扩散、离子注入等,那将是锦上添花,让我能够将理论知识与实际生产联系起来。

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我是一名正在攻读研究生学位的物理专业学生,我的研究方向涉及新型半导体器件的开发。在我的研究过程中,我经常遇到需要深入理解材料本身特性的瓶颈。我正在寻找一本能够提供扎实理论基础,并且涵盖当前半导体材料研究前沿的书籍。我希望这本书能详细介绍不同晶格结构(例如金刚石、闪锌矿、纤锌矿)对材料电子和光学性质的影响,并阐述晶格振动(声子)在载流子散射、热输运和光电过程中的作用。对于半导体合金的性质,比如量子限制效应、固溶度以及其在构建多层结构(如量子阱、超晶格)中的应用,我特别感兴趣。此外,表面和界面效应在微电子和光电子器件中起着至关重要的作用,我希望书中能对此有深入的探讨,包括表面态、肖特基结、p-n结的形成机制以及能带匹配问题。对于半导体材料的缺陷,如空位、间隙原子、置换原子以及位错,它们如何影响材料的电学和光学性能,以及如何通过退火等工艺来改善,我希望能得到系统的讲解。

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最近刚接触半导体器件,感觉很多理论都像是空中楼阁,抓不住重点。我希望找到一本能够系统梳理半导体材料基础知识的书,最好能从最基本的晶体结构、能带理论讲起,一步步深入到各种半导体材料的特性,比如硅、锗、化合物半导体等。我特别关心不同材料的禁带宽度、载流子迁移率、光学性质、电学性质这些核心参数是如何决定的,以及它们对器件性能有什么影响。如果书中能穿插一些经典实验的介绍,比如霍尔效应测量、光致发光等,那就更好了,这样能帮助我理解理论是如何被验证和应用的。我希望这本书不仅仅是枯燥的公式推导,而是能够讲述材料特性背后的物理机制,让我能够融会贯通,而不是死记硬背。另外,对于新材料的发展趋势,比如宽禁带半导体(SiC、GaN)在电力电子领域的应用,以及二维材料(石墨烯、TMDs)在信息技术领域的潜力,如果能有初步的介绍,那就更符合我的需求了。我追求的是一种“知其然,更知其所以然”的学习体验,能够通过这本书建立起对半导体材料世界的整体认知框架。

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我是一位电子工程领域的工程师,在工作中经常需要处理各种半导体器件的选型和性能优化问题。我发现,很多时候,我们对器件行为的理解停留在“黑箱”层面,而缺乏对材料物理层面的深入认识。我希望找到一本能够帮助我系统梳理半导体材料基本原理的书籍。我尤其关注在不同温度、压力和电场作用下,半导体材料的能带结构和载流子传输特性会发生怎样的变化。对于半导体材料的光电转换过程,例如吸收、发射和激子形成,以及它们在太阳能电池、LED等器件中的应用,我希望能有更深入的理解。我希望书中能够解释不同掺杂类型(n型和p型)是如何影响载流子浓度和材料导电性的,以及杂质能级和深能级缺陷对器件性能的影响。另外,对于半导体材料的可靠性问题,例如击穿机制、光致降解、以及热老化的物理根源,我希望能有更清晰的解释,以便我在设计和应用中规避风险。

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