Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Haug, Hartmut/ Koch, Stephan W.

出品人:

页数:468

译者:

出版时间:

价格:88

装帧:HRD

isbn号码:9789812386090

丛书系列:

图书标签:

• 半导体物理
• 量子理论
• 光学性质
• 电子性质
• 固态物理
• 材料科学
• 量子力学
• 能带理论
• 半导体材料
• 光学电子学

好的，以下是一份关于《半导体光学与电子性质的量子理论》这本书的详细图书简介，其内容不涉及该书的任何具体章节或知识点，旨在描述一本涵盖类似主题但内容不同的著作。 --- 图书名称：《晶体结构与电子能带：凝聚态物理基础探究》 简介： 本书旨在为读者提供一个深入理解晶体物理学核心概念的全面框架，尤其侧重于材料结构、电子输运现象以及宏观性质与微观机理之间的内在联系。它不仅仅是一本理论教科书，更是一次对固体内部世界进行系统性探索的旅程，旨在弥合抽象的量子力学原理与实际的材料科学应用之间的鸿沟。 第一部分：晶体结构基础与周期性势场 本书的开篇聚焦于晶体的几何结构。我们将从最基本的晶格定义、布拉格反射以及倒易点阵的概念入手，系统地阐述如何用数学语言精确描述固体材料的周期性。重点讨论了晶体对称性的重要性，它如何决定了材料的宏观可观测特性。随后，本书深入探讨了在周期性势场中电子行为的理论描述——著名的布洛赫定理（Bloch’s Theorem）是这一部分的基石。我们将详细推导并解析布洛赫波的性质，解释为什么电子在晶体中可以表现出波粒二象性，并引入群速度（Group Velocity）的概念，为后续讨论电子如何响应外部电场奠定基础。 紧接着，我们进入能带论的核心。本书采用自洽且循序渐进的方式，从最简单的模型（如紧束缚法和近自由电子模型）出发，逐步过渡到更精确的描述方法。我们详细分析了布里渊区（Brillouin Zone）的结构如何影响电子的能量谱，并区分了绝缘体、半导体和金属的能带结构判据。通过对不同晶系（如面心立方、体心立方等）内能带的拓扑结构进行比较分析，读者将能够建立起对材料能带结构的直观认识。 第二部分：电子输运与统计力学 在理解了电子在周期势场中的能量结构之后，本书将重点转向电子的动力学行为。我们从玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation, BTE）的建立和求解入手，详细分析了在引入散射机制（如声子散射、杂质散射）后的电子弛豫时间近似。这部分内容不仅涵盖了电导率、霍尔效应的微观起源，还深入探讨了热输运——特别是声子对热导率的贡献，以及电子与声子之间的耦合效应。 统计力学在描述大量电子系统中的行为时不可或缺。本书对费米-狄拉克统计进行了详尽的阐述，解释了费米能级（Fermi Level）的概念在理解材料导电性的关键作用。我们区分了本征半导体、N型和P型掺杂半导体的费米能级位置，并详细分析了杂质能级如何影响材料的导电类型和迁移率。此外，书中还包含了对温度依赖性输运性质的分析，例如在低温下电子冻结效应的描述。 第三部分：缺陷、界面与非晶态结构 现实中的半导体材料并非完美的周期性结构。本书的第三部分将目光投向了材料中的各种缺陷和非完美结构，因为它们对器件性能有着决定性的影响。我们系统地研究了点缺陷（如空位、间隙原子和取代原子）对能带结构和电荷输运的影响，特别是引入的深能级或浅能级缺陷如何充当陷阱或复合中心。 此外，本书对晶体与晶体、晶体与非晶态物质的界面效应进行了深入探讨。在界面处，电子态会发生重构，这直接导致了异质结（Heterojunction）的形成。我们详细分析了能带的弯曲现象，引入了肖特基势垒（Schottky Barrier）和PN结的形成机制，这些是现代半导体器件（如二极管和晶体管）工作的基础。针对非晶态材料，本书介绍了短程有序的概念，并探讨了局域化电子态（Localized States）的存在性及其对电导率的贡献，例如Mott的变程跃迁理论（Variable Range Hopping）。 第四部分：先进主题：激发态与介观效应 最后一部分，本书拓展到更前沿的领域。虽然主要关注电子能带，但我们也会触及由光激发产生的电子-空穴对——激子（Excitons）的理论描述。我们将分析库仑相互作用如何在激发态中束缚电子和空穴，以及激子的束缚能和寿命对材料光学响应的影响。 在介观物理领域，本书介绍了当材料尺寸缩小到纳米尺度时，量子效应如何重新浮现并主导输运特性。我们讨论了量子限制效应（Quantum Confinement Effect）对电子能级的离散化影响，以及在低维结构（如量子阱、量子线）中电子密度的重分布。这部分内容为理解纳米电子器件的工作原理提供了必要的理论工具。 总结 《晶体结构与电子能带：凝聚态物理基础探究》旨在为物理学、材料科学和电子工程专业的学生及研究人员提供一个坚实且全面的理论基础。通过严谨的数学推导和清晰的物理图像阐释，本书确保读者不仅能掌握描述半导体性质的工具，更能深刻理解这些工具背后的基本物理原理。全书结构逻辑严密，从最基础的周期晶格出发，逐步深入到复杂的缺陷物理和输运机制，是一部不可或缺的深度参考资料。

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