Infrared Applications of Semiconductors--Materials, Processing, and Devices

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出版者:Materials Research Society
作者:Myers, Thomas H. 编
出品人:
页数:485
译者:
出版时间:1997-06
价格:USD 75.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9781558993549
丛书系列:
图书标签:
  • 红外
  • 半导体
  • 材料
  • 器件
  • 加工
  • 应用
  • 物理
  • 电子工程
  • 光学
  • 传感器
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具体描述

《半导体红外技术:理论、实践与前沿展望》 本书深入探讨了半导体材料在红外技术领域的广泛应用,从基础的材料特性到先进的器件设计与制备,再到具体的应用场景,为读者提供了一个全面而系统的理解。我们将带领您走进一个由精密半导体构筑的红外世界,揭示其如何赋能从夜视侦察到环境监测,再到通信和医疗等多个关键领域。 第一部分:半导体材料的基础与红外特性 本部分将首先梳理半导体材料的基石,重点关注其与红外辐射相互作用的物理机制。我们会深入剖析不同半导体材料(如硅、锗、砷化镓、锑化铟、HgCdTe等)的晶体结构、能带理论及其对红外光子的响应特性。我们将详细阐述载流子迁移率、杂质能级、光学吸收与发射、以及载流子寿命等关键参数如何影响半导体材料在不同红外波段(近红外、中红外、远红外)的性能表现。此外,书中还将介绍各种半导体材料的生长技术,包括外延生长、晶体生长等,以及如何通过掺杂、合金化等手段优化材料的红外性能。 第二部分:红外半导体器件的设计、制备与表征 在掌握了基础材料的特性后,我们将聚焦于构成红外应用核心的半导体器件。本部分将详细介绍各类红外半导体探测器,包括: 光电导探测器(Photoconductive Detectors):阐述其工作原理、结构设计(如表面接触、体接触)及其在不同材料体系(如InAs, InSb, HgCdTe)中的应用。我们将深入讨论暗电流、响应时间、探测率(D)等性能指标的优化策略。 光电二极管探测器(Photodiodes):重点介绍PN结、PIN结、雪崩光电二极管(APD)等结构,分析其在外延层掺杂、结区设计、表面钝化等方面对红外响应和噪声抑制的影响。 热电探测器(Thermoelectric Detectors):涵盖热电堆、热敏电阻等,介绍其利用塞贝克效应或电阻温度系数将红外热能转化为电信号的原理,并讨论其在非制冷红外成像中的作用。 焦平面阵列(Focal Plane Arrays, FPAs):这是现代红外成像技术的基石。我们将详细讲解线列探测器和面阵探测器的结构,包括像素设计、读出电路集成、以及微桥(microbolometer)等非制冷技术的发展。 在器件的制备工艺方面,我们将探讨光刻、刻蚀、薄膜沉积、扩散、离子注入、键合等关键技术,并分析这些工艺步骤对器件性能的影响。材料生长(如MBE, MOCVD)、异质外延、以及晶圆键合等先进技术也将被详细介绍。 在器件的表征方面,本书将提供一套系统的测试方法,包括光谱响应测试、时间响应测试、噪声分析、探测率测量、以及成像性能评估等,帮助读者理解如何全面评价红外半导体器件的优劣。 第三部分:红外半导体技术的先进应用与发展趋势 本部分将展示半导体红外技术在各个领域的广泛且深刻的应用,并展望未来的发展方向。 红外成像与视觉增强:从军事领域的夜视仪、目标识别,到民用领域的安防监控、工业故障诊断(如热成像)、医疗诊断(如癌症检测),再到自动驾驶汽车的障碍物识别,红外成像技术的重要性不言而喻。我们将探讨不同类型的红外相机及其探测器的选择依据。 红外通信:在短距离、高带宽通信领域,红外半导体(如VCSELs)展现出巨大潜力,例如在数据中心和消费电子产品之间的无线连接。 光谱分析与环境监测:利用半导体红外探测器,我们可以构建高灵敏度的光谱仪,用于气体成分分析、污染物监测、农产品质量检测以及科学研究。 医疗诊断与治疗:红外技术在非侵入式血糖监测、伤口愈合、疼痛治疗以及光动力疗法等领域发挥着重要作用。 激光与光电器件:红外激光器(如量子级联激光器)在光谱学、通信和工业加工等方面有着关键应用。 最后,本书还将展望半导体红外技术的未来发展趋势,包括: 量子点、量子阱等新型红外材料的应用:探讨它们在扩展探测波段、提高探测性能方面带来的机遇。 微纳加工技术的发展:如何实现更小、更集成、更高性能的红外传感器。 AI与红外技术的融合:利用机器学习算法优化红外图像处理、目标识别和数据分析。 新型红外应用场景的探索:如太空探测、生物传感、以及更加智能化的环境感知系统。 通过本书的学习,读者将能深刻理解半导体材料如何成为红外技术发展的核心驱动力,并掌握各类红外半导体器件的设计原理、制备工艺以及在不同领域的实际应用。本书旨在为从事相关领域研究、开发和应用的技术人员、工程师以及对该领域感兴趣的学生提供一份宝贵的参考资料。

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读后感

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用户评价

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这本书的书名,仅仅是“Infrared Applications of Semiconductors”,就足以激起我强烈的好奇心。我总是对那些隐藏在我们日常生活之外,却又至关重要的技术感到着迷,而红外技术无疑是其中之一。从我模糊的认知来看,红外线无处不在,从遥控器到夜视仪,再到我们感知到的热量,都与它息息相关。而“Semiconductors”这个词,又将这个话题与我一直以来都非常感兴趣的半导体物理学联系了起来。我猜想这本书不会仅仅停留在对各种红外应用的简单罗列,而是会深入到“Materials, Processing, and Devices”这些核心要素。我期待看到书中对不同半导体材料(例如,能否用硅制造红外器件?还是需要专门的化合物半导体?)在红外光谱区域的独特光电响应特性的详细阐述。更让我兴奋的是,“Processing”这个词,它暗示着书中会介绍那些将基础材料转化为精密器件的复杂而精妙的制造工艺,比如如何控制晶体缺陷,如何进行掺杂,如何实现器件的微型化和集成化。而最终的“Devices”部分,我希望能够看到各种各样基于半导体技术的红外器件的原理、结构、性能和具体应用场景的介绍,比如那些用于天文学观测的超灵敏探测器,或者用于工业检测的非接触式温度传感器。这本书的结构安排,从材料到加工再到器件,似乎预示着一个层层递进、深入浅出的讲解方式,这对于我这样想要系统性学习的读者来说,无疑是极大的吸引力。

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这本书的书名“Infrared Applications of Semiconductors--Materials, Processing, and Devices”给我一种极其专业且内容丰富的预感。我一直对半导体技术抱有极大的热情,但相对而言,我对半导体在红外领域的应用了解较少,因此这个书名立刻引起了我的注意。我推测书中会从最基础的半导体物理原理出发,解释为什么特定的半导体材料能够有效地与红外光子相互作用,例如关于能带隙、吸收系数、载流子寿命等关键物理量的详细阐述。我期待“Materials”部分会深入介绍诸如III-V族、II-VI族以及一些新兴的宽禁带半导体材料,它们在不同红外波段的性能优势和局限性。随后的“Processing”章节,我猜想会涵盖各种先进的半导体制造工艺,包括但不限于分子束外延(MBE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、光刻、刻蚀、薄膜沉积等,以及这些工艺如何影响材料的纯度、晶体质量和器件的最终性能。而“Devices”部分,我更是充满期待,希望能够看到关于各种红外半导体器件的详细介绍,例如红外光电导探测器、光电二极管、焦平面阵列、红外激光器以及红外LED等,它们的结构设计、工作原理、性能指标以及在热成像、遥感、安防、医疗诊断等领域的具体应用案例。这本书的书名暗示了它将提供一个从理论基础到实际应用的完整知识体系,这对于希望深入了解红外半导体技术领域的读者来说,具有极大的吸引力。

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这本书的封面设计非常吸引人,采用了一种深邃的蓝色背景,上面隐约可见半导体晶体管的微观结构图,搭配简洁而有力的书名,瞬间就能抓住我的眼球。我一直对红外技术在现代科技中的应用充满好奇,特别是半导体材料在这个领域的关键作用,而这本书的书名恰好点燃了我对这方面知识的渴望。我个人对物理学有着浓厚的兴趣,尤其是材料科学和固体物理的部分,所以当我看到“Materials, Processing, and Devices”这几个词时,我预感这本书会深入探讨从基础材料的性质到最终器件的制造过程,这正是我希望了解的深度。我设想其中会有大量关于不同半导体材料(如硅、锗、砷化镓等)在红外波段的吸收、发射和传输特性的讨论,以及各种生长、掺杂、光刻等加工工艺如何影响这些特性。同时,“Devices”部分也让我期待能够看到各种红外半导体器件的原理和应用,比如红外探测器、红外发光二极管、红外激光器等等,这些器件在夜视、遥感、通信、医疗等领域都有着举足轻重的地位。我希望这本书能够提供一个全面而深入的视角,将抽象的物理原理与实际的工程应用紧密结合起来,让我能够理解为什么选择某种特定的半导体材料来制造特定的红外器件,以及这些器件又是如何工作并解决现实世界问题的。我对书中可能包含的实验数据、仿真模型以及最新的研究进展尤为期待,因为这能够帮助我更直观地理解理论知识,并把握该领域的未来发展趋势。这本书的书名本身就如同一扇门,开启了我对探索红外半导体世界的无限遐想,迫不及待地想要翻开它,沉浸其中。

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“Infrared Applications of Semiconductors--Materials, Processing, and Devices”,仅仅是这个书名,就仿佛为我打开了一扇通往微观世界与宏观应用之间精密联系的大门。我长期以来一直被半导体材料的神奇之处所吸引,从它们塑造了现代电子产业,到它们在新能源、信息技术等领域的无限潜力。而“Infrared Applications”这个词组,则将我的视野引向了一个更具探索性的方向。我猜想这本书不会只是简单地列举红外应用的例子,而是会深入挖掘其背后的科学原理。我非常期待看到书中对不同半导体材料(如锗、锑化铟镓、碲镉汞等)在红外波段的光电特性进行深入的分析,例如它们的带隙能量如何与不同波长的红外光子匹配,以及载流子的产生、复合和输运机制。而“Processing”这个部分,更是激发了我对精湛制造工艺的想象,我希望书中能详细介绍诸如外延生长、掺杂、光刻、刻蚀等关键工艺步骤,以及这些工艺如何精确控制材料的微观结构,从而影响器件的性能。最后的“Devices”部分,我热切期盼能够看到各种基于半导体技术的红外器件的详细讲解,例如用于夜视的焦平面阵阵列、用于气体检测的传感器、用于光通信的激光器等,了解它们的设计理念、工作方式以及在各个领域的实际应用。这本书的书名清晰地勾勒出了一条从材料到器件再到应用的完整路径,这对于我这样一个渴望系统性地掌握该领域知识的读者来说,是极具吸引力的。

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仅仅是“Infrared Applications of Semiconductors”这个前缀,就足以勾起我内心深处对隐藏在日常之下的科技的好奇。红外线,这个我们常常感知到热量但却看不见的光,在军事、科研、医疗、工业等领域扮演着不可或缺的角色,而半导体技术,更是现代科技的基石。所以,当看到“Materials, Processing, and Devices”这几个词与它们结合在一起时,我预感这将是一本极其详实和有深度的书籍。我设想书中会首先深入剖析各种半导体材料(例如,碳化硅、砷化镓、锑化铟镓等)如何能够有效地产生、吸收或传输红外光,这涉及到能带结构、载流子动力学等复杂的物理概念。接着,“Processing”部分,我期待书中能够揭示那些将微观材料转化为宏观器件的精密制造过程,包括晶体生长、薄膜沉积、光刻、刻蚀、掺杂以及器件封装等一系列复杂而关键的步骤。最后,“Devices”部分,我更是迫不及待地想要了解各种基于半导体的红外器件,诸如红外探测器(从简单的光电导管到复杂的焦平面阵列)、红外发光二极管、红外激光器等,它们是如何被设计、制造出来,又如何在实际应用中解决各种问题。这本书的书名预示着一个从基础到应用、从微观到宏观的全面探索,这正是我所追求的。

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这本书的书名“Infrared Applications of Semiconductors--Materials, Processing, and Devices”给我一种非常系统和全面的感觉。我一直认为,要真正掌握一个技术领域,必须从“材料”这个最根本的源头开始,了解其物理和化学性质,然后深入到“加工”的过程,看看如何将这些材料塑造成具有特定功能的器件,最后才是理解这些“器件”是如何在实际“应用”中发挥作用的。我期待这本书能够满足我这种系统性的学习需求。我设想书中会从讨论不同半导体材料对红外辐射的响应机制入手,例如带隙能量与红外波长的关系,以及载流子在材料中的行为。然后,它可能会详细介绍各种半导体材料的生长和制备技术,比如单晶生长、薄膜沉积、表面处理等,以及这些工艺如何影响材料的纯度、结晶度、掺杂分布等关键因素。接着,我预感书中会花大量篇幅讲解各种红外半导体器件的设计、制造和性能表征,例如各种类型的红外探测器(光电导、光电二极管、热电探测器等)、红外发光器件(LED、LD)以及其他相关的集成电路。我希望这本书能够提供丰富的图表、公式和实验数据,帮助我理解复杂的理论概念,并能够进行初步的器件设计和性能分析。从书名来看,这本书的定位非常明确,它旨在提供一个完整的知识框架,让读者能够从材料科学、制造工艺到器件应用的各个层面深入理解半导体在红外领域的应用,这正是我所需要的。

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我被这本书的名称“Infrared Applications of Semiconductors--Materials, Processing, and Devices”所吸引,因为它精确地指出了一个我一直好奇但了解不深的技术领域。我对半导体在可见光领域的光电器件(如LED、太阳能电池)的原理和应用有一定了解,但它们在红外波段的表现以及相关的技术细节却一直是我知识上的盲区。这个书名暗示着它将从更基础的层面——“Materials”——来展开,我猜想书中会详细介绍各种适合制造红外器件的半导体材料,包括它们的晶体结构、能带特性、光学性质等,以及这些材料为何能在红外光谱区域展现出独特的性能。紧接着,关于“Processing”的内容,我设想书中会深入讲解各种精密的半导体制造工艺,例如薄膜生长技术(如MBE、MOCVD)、掺杂技术、光刻、刻蚀、金属化等,以及这些工艺如何影响最终器件的性能参数。最后,“Devices”部分,我期待能够看到各种红外半导体器件的详细介绍,比如光电导探测器、光电二极管、红外激光器、红外LED等,它们的工作原理、结构设计、性能特点以及在热成像、遥感、通信、生物医学等领域的广泛应用。这本书的书名承诺了一个从根本原理到实际应用的全面覆盖,这种系统性的介绍正是我想从一本专业书籍中获得的。

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当我看到“Infrared Applications of Semiconductors--Materials, Processing, and Devices”这个书名时,我立刻被它所传达的全面性和专业性所打动。我一直对半导体技术在各个领域的应用充满兴趣,而红外技术作为一种重要的探测和成像手段,其背后的半导体原理更是让我着迷。我推测这本书会从最基础的“Materials”层面入手,深入探讨各种半导体材料(例如,III-V族、II-VI族化合物半导体,甚至是一些新兴的量子材料)在红外波段的光电特性,以及它们各自的优势和局限性。随后,“Processing”部分,我期望能够了解到将这些基础材料转化为高性能红外器件所必需的精密制造工艺,例如外延生长、掺杂、光刻、刻蚀、封装等,以及这些工艺如何影响器件的性能和可靠性。而“Devices”部分,我更是充满期待,希望能看到各种实际的红外半导体器件的设计、工作原理和性能表征,例如用于热成像的焦平面探测器、用于通信的光电探测器、用于传感的红外LED等,以及它们在不同应用场景下的具体表现。这本书的书名如同一个清晰的路线图,指引我从材料选择、工艺实现到最终器件应用的完整知识体系,这对于我这样想要深入理解该领域的读者来说,具有极大的吸引力。

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仅仅是书名“Infrared Applications of Semiconductors--Materials, Processing, and Devices”就让我感受到了其中蕴含的巨大能量和潜力。我对半导体技术一直有着浓厚的兴趣,特别是它们在各种前沿科技中的应用。而“Infrared Applications”这个前缀,将这种兴趣引向了一个我相对陌生但又充满神秘感的领域。我设想这本书会带领我深入探索为什么半导体材料会成为制造红外器件的关键。书中可能不仅仅会简单介绍红外线的概念,而是会深入分析不同半导体材料的能带结构、光学性质以及载流子动力学,是如何决定它们在不同红外波段的吸收、发射和探测能力的。我非常期待“Materials”部分能详细介绍诸如InGaAs、HgCdTe、PbS等在红外领域具有特殊优势的半导体材料,以及它们的制备和特性。紧接着,“Processing”部分,我猜想会涉及复杂的半导体制造技术,比如外延生长、光刻、刻蚀、扩散和离子注入等,以及这些工艺如何精确地控制材料的微观结构和器件的性能。最后,“Devices”部分,我希望能够看到各种红外半导体器件的详细介绍,包括它们的设计原理、工作机制、性能参数以及在热成像、气体传感、光通信、生物医学等领域的广泛应用。这本书的书名本身就传递了一种知识的完整性和系统性,从最基础的材料选择,到精密的加工工艺,再到最终功能器件的设计与应用,仿佛一条完整的技术链条都被囊括其中,这对我而言具有极大的吸引力。

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初拿到这本书,我首先被它扎实的学术气息所吸引。书的装帧严谨,纸张厚实,触感沉甸甸的,这往往暗示着内容的深度和专业性。我之前对半导体在可见光领域的应用有所了解,比如LED照明、光伏发电等,但对它们在红外波段的表现却知之甚少。书名中的“Infrared Applications”让我联想到许多神秘而强大的技术,比如那些在漆黑夜晚也能“看见”一切的设备,或者能够探测微弱热信号的精密仪器。我猜想这本书会从最基础的半导体物理原理讲起,解释电子和空穴在不同能带结构下的行为,以及这些行为如何与红外光子的能量相匹配。然后,它可能会详细介绍各种半导体材料家族,如III-V族、II-VI族化合物半导体,甚至是一些新型的量子点和二维材料,它们在制造红外器件方面各有优势和挑战。我想象着其中会有大量关于能带工程、载流子输运机制、光电转换效率等内容的深入探讨,这些都是理解红外半导体器件工作原理的基石。对于“Processing”这个环节,我非常好奇它会介绍哪些具体的制造工艺,例如外延生长技术(MBE, MOCVD)、掺杂技术、光刻和刻蚀技术,以及这些工艺如何精确地控制材料的微观结构和宏观性能,最终决定器件的功耗、响应速度、灵敏度等关键指标。这本书的书名承诺了我将获得关于“Materials, Processing, and Devices”的完整知识体系,这对我来说非常有价值,因为它能够提供一个从源头到应用的全景式理解,而不仅仅是局限于某个孤立的方面。

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