Nano- and Micro-electromechanical Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Lyshevski, Sergey Edward

出品人:

页数:744

译者:

出版时间:2005-1

价格:$ 128.76

装帧:HRD

isbn号码:9780849328381

丛书系列:

图书标签:

MEMS
NEMS
微机电系统
纳米机电系统
传感器
执行器
微制造
材料科学
电子工程
物理学

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具体描述

Society is approaching and advancing nano- and microtechnology from various angles of science and engineering. The need for further fundamental, applied, and experimental research is matched by the demand for quality references that capture the multidisciplinary and multifaceted nature of the science. Presenting cutting-edge information that is applicable to many fields, Nano- and Micro-Electromechanical Systems: Fundamentals of Nano and Microengineering, Second Edition builds the theoretical foundation for understanding, modeling, controlling, simulating, and designing nano- and microsystems. The book focuses on the fundamentals of nano- and microengineering and nano- and microtechnology. It emphasizes the multidisciplinary principles of NEMS and MEMS and practical applications of the basic theory in engineering practice and technology development. Significantly revised to reflect both fundamental and technological aspects, this second edition introduces the concepts, methods, techniques, and technologies needed to solve a wide variety of problems related to high-performance nano- and microsystems. The book is written in a textbook style and now includes homework problems, examples, and reference lists in every chapter, as well as a separate solutions manual. It is designed to satisfy the growing demands of undergraduate and graduate students, researchers, and professionals in the fields of nano- and microengineering, and to enable them to contribute to the nanotechnology revolution.

现代电子学中的先进材料与结构：从宏观到量子尺度的前沿探索本书旨在深入探讨当代电子工程与材料科学领域中，那些超越传统半导体器件范畴的前沿研究方向。我们聚焦于先进功能材料的合成、结构设计以及它们在下一代电子设备中的突破性应用。全书以一种侧重于物理机制和实际工程挑战的视角展开，旨在为读者提供一个全面而深入的知识框架，以理解如何通过对物质尺度的精确控制，实现前所未有的电子、光学和机械性能。第一部分：超高分辨率与奇异材料的维度控制本部分着眼于将材料的特征尺寸推向纳米量级，并探索由此产生的量子效应和表面现象。第一章：二维（2D）材料的合成与界面物理本章详细阐述了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）以及黑磷等二维材料的最新制备技术，包括化学气相沉积（CVD）、分子束外延（MBE）以及机械剥离法的优化。重点分析了二维材料层间相互作用（如范德华异质结构）对载流子输运特性的调控机理。我们深入探讨了界面工程在构建高效光电器件中的关键作用，例如：如何利用界面偶极层来调控肖特基势垒高度，以实现低功耗的场效应晶体管（FETs）。此外，还讨论了二维材料在柔性电子学中的机械可靠性问题及其应力-应变响应模型。第二章：拓扑材料与自旋电子学的量子基础本章聚焦于拓扑绝缘体和拓扑半金属这类具有特殊拓扑保护边缘态的材料。我们首先回顾了能带拓扑理论的基础概念，并阐释了时间反演对称性如何保证这些表面或边缘态的鲁棒性。重点分析了自旋-轨道耦合（SOC）在拓扑材料中的核心地位。随后，我们将讨论如何利用这些材料开发新型自旋电子器件，例如：利用拓扑霍尔效应（THE）进行高密度存储，以及设计基于手性磁振子的斯格明子（Skyrmion）轨道动力学，以期实现超低功耗的非冯·诺依曼计算架构。本章还涉及了利用外加磁场或电场对拓扑相位的动态调控技术。第三章：量子点（QDs）与单分子电子学本章深入研究了尺寸离散化对材料能级结构的影响。我们详细比较了不同合成方法（如热注射法、水相合成法）制备的III-V族和II-VI族半导体量子点在光致发光（PL）和电致发光（EL）中的性能差异。核心内容包括：量子限制效应对激子动力学的影响、量子点光谱的尺寸敏感性分析，以及如何通过表面钝化技术来提高量子效率和稳定性。在单分子电子学方面，本章探讨了如何将单个分子结构集成到电极之间，测量其本征的电荷输运特性，并讨论了实现稳定、可重复的单分子接触的挑战与最新进展。第二部分：先进器件架构与集成技术本部分将目光投向如何将这些先进材料整合到实际的、功能化的电子系统中，关注点在于系统层级的创新和制造可行性。第四章：高频与太赫兹（THz）电子学中的新型异质结随着通信带宽需求的爆炸性增长，传统硅基技术在太赫兹频段面临瓶颈。本章探讨了利用超快载流子动力学材料，如掺杂InGaAs或特种量子阱结构，来设计高功率、高频率的雪崩光电二极管（APD）和异质结双极晶体管（HBTs）。重点分析了载流子注入效率、空间电荷效应以及如何利用表面声波（SAW）滤波器技术来解决高频信号的滤波和频率合成问题。本章还讨论了利用光激发载流子调制太赫兹波的“光子-电子”耦合器件。第五章：能量收集与转换的高效系统设计本章关注能源技术的前沿，特别是热电转换和新型光伏器件。在热电材料方面，我们分析了如何通过声子散射工程（如引入纳米结构或晶界）来解耦热导率和电导率，从而提高塞贝克系数（ZT值）。重点讨论了基于二维材料的热电发生器在小温差环境下的能量捕获潜力。在光伏领域，本章详细比较了钙钛矿材料（Perovskites）与有机光伏（OPVs）的性能优劣、稳定性挑战及本征缺陷的抑制策略。我们还探讨了薄膜沉积技术对光吸收层形貌和电荷提取效率的决定性影响。第六章：非易失性存储器与新型逻辑器件本章探讨了超越CMOS技术限制的下一代计算存储单元。我们对基于阻变存储器（RRAM）、相变存储器（PCM）以及铁电隧道结（FTJ）的工作机理进行了详尽的物理模型分析，特别是电流-电压滞回曲线的形成机理和开关动力学。重点内容包括：如何精确控制材料中的氧空位迁移、硫系玻璃态转变的温度依赖性，以及如何设计交叉阵列架构以实现高密度存储。同时，本章也讨论了利用磁性隧道结（MTJ）和自旋轨道矩（SOT）来驱动斯格明子运动，实现超快速、低能耗的存储和逻辑操作。第七章：面向极端环境的电子器件可靠性与封装先进电子系统必须在苛刻的环境下保持功能。本章探讨了微电子封装技术在提升器件寿命和鲁棒性方面的关键作用。内容包括：针对高湿度、高热流密度环境的先进散热材料（如高导热氮化硼或金刚石薄膜）的应用。我们深入分析了辐射效应（如高能粒子冲击）对半导体结区电荷捕获的影响，并介绍了抗辐射加固设计（Rad-Hard Design）的拓扑结构优化方法。此外，还探讨了先进的键合与互连技术（如混合键合、超声波键合）如何解决不同材料系统之间的热膨胀失配问题，确保长期操作的机械完整性。结论：跨尺度集成与未来挑战本书最后总结了当前电子系统集成所面临的关键瓶颈，包括异构材料的精确对准、界面缺陷的控制、以及对量子噪声的有效管理。本书强调，未来的突破将依赖于对材料本征物理性质的深刻理解，并辅以原子尺度的精确制造能力，最终实现集高算力、高能效和高可靠性于一体的下一代电子系统。