Introduction to Semiconductor Materials and Devices pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:M. S. Tyagi

出品人:

页数:688

译者:

出版时间:1991-3-7

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780471605607

丛书系列:

图书标签:

• 半导体材料
• 半导体器件
• 电子学
• 固体物理
• 材料科学
• 电子工程
• 物理学
• 器件物理
• 半导体
• 电子

书名：先进功能材料的物理与应用 内容简介 本书聚焦于当前材料科学和工程领域中最前沿、最具创新性的功能材料体系。它旨在为高年级本科生、研究生以及相关领域的科研人员提供一个全面且深入的视角，理解这些先进材料的内在物理机制、制备工艺、结构-性能关系，以及它们在现代高科技应用中的潜力与挑战。 第一部分：结构与性能的基础理论 本书首先奠定了理解功能材料的理论基础。这部分内容深入探讨了凝聚态物理的核心概念，重点关注如何通过控制材料的晶体结构、电子能带结构和缺陷工程来调控其宏观功能。 第一章：晶体对称性与电子结构 本章详细阐述了布拉菲点阵、空间群以及微观对称性对材料宏观电、光、磁性质的决定性影响。通过紧束缚模型和密度泛函理论（DFT）的简要介绍，阐述了如何计算和预测材料的电子能带结构，特别是带隙的形成、有效质量的确定，以及狄拉克点和费米面附近的物理行为。 第二章：缺陷工程与本征特性 功能材料的性能往往由其内部的晶格缺陷决定。本章深入分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）和线缺陷（位错）的热力学形成能、迁移率及其对载流子浓度的影响。此外，还讨论了材料内部的电荷转移、极化效应和界面态的形成，这些是理解异质结性能的关键。 第二部分：核心功能材料体系的深入剖析 本书将重点放在当前应用前景广阔的三大类功能材料上：拓扑材料、二维材料以及高性能压电与热电材料。 第三章：拓扑材料的奇异电子态 拓扑绝缘体和拓扑半金属是近年来凝聚态物理学的热点。本章详细解释了拓扑不变量的概念，例如Z2不变量，以及如何利用时间反演对称性保护的表面/边缘态。内容涵盖了量子自旋霍尔效应、阿贝尔（Weyl）和狄拉克费米子的物理特性，以及它们在低功耗电子学和量子计算中的潜在应用。重点讨论了如何通过化学掺杂或应变来调控拓扑相变。 第四章：单层与超薄膜材料的范式转变 本章系统性地介绍了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）以及黑磷等二维材料。分析了范德华异质结的构建原理，阐释了俄歇夫-诺塞克（MoS2）等材料中激子动力学、层间耦合效应以及其在晶体管和光电器件中的性能瓶颈。讨论了化学气相沉积（CVD）和机械剥离等关键制备技术。 第五章：能量转换材料：压电性与热电性 能量收集和热管理是未来技术的核心挑战。 压电材料： 详细分析了钙钛矿结构（如PZT）的铁电-顺电转变，以及应变梯度如何增强压电响应。讨论了其在传感器和能量收集（能量采集器）中的应用。 热电材料： 阐述了塞贝克效应、珀尔帖效应和焦耳热效应的物理本质。着重分析了如何通过高功率因子（S²σ）和低热导率（κ）实现高ZT值。讨论了复杂晶格结构（如笼状结构）对晶格热导率的有效抑制机制。 第三部分：先进表征与器件集成 功能材料的开发离不开先进的表征手段和有效的器件集成技术。 第六章：同步辐射与电子显微镜在功能分析中的应用 本章超越了传统的电学测量。重点介绍了利用同步辐射光源进行的空间分辨X射线吸收谱（XAS）和光电子能谱（ARPES）如何直接探测电子结构和轨道占有率。同时，讨论了高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和扫描隧道显微镜（STM）在原子尺度上揭示界面和缺陷结构方面的关键作用。 第七章：异质结与界面调控技术 功能器件的性能往往受限于材料之间的界面。本章探讨了界面对载流子传输和能级对准的影响。详细介绍了分子束外延（MBE）和原子层沉积（ALD）等技术，如何精确控制界面粗糙度和界面化学反应，以实现对特定功能（如隧穿效应或肖特基势垒）的优化。 第八章：新兴领域的挑战与展望 最后，本书将目光投向未来，讨论了自旋电子学材料（如马格农子学）、光电化学材料（如高性能催化剂）以及相变存储器材料（如VO2的金属-绝缘体转变）。重点分析了从实验室到大规模商业化过程中，材料稳定性、可制造性和成本控制所面临的工程化挑战。 总结 本书力求在理论深度与工程实践之间搭建一座坚实的桥梁，为读者提供一个关于如何设计、合成和应用下一代先进功能材料的系统化知识框架。阅读完本书，读者将能够掌握分析复杂功能材料体系的关键物理工具，并能有效应对未来技术发展的需求。

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在一次偶然的机会中，我得知了这本书的存在，它立刻引起了我极大的关注。我一直对物理学和工程学的交叉领域深感兴趣，而半导体材料和器件正是这一领域中的佼佼者。我希望这本书能带领我深入探索材料的微观世界，了解那些构成半导体的基本粒子是如何相互作用，以及它们的性质如何被人类巧妙地利用。我特别渴望了解关于能带理论的解释，以及它如何决定了材料的导电特性。同时，我也对书中关于不同制造工艺的介绍抱有很大的期待，例如晶体生长、光刻、刻蚀等，这些精密的工艺流程是如何将抽象的理论转化为实际可用的器件的？我希望书中能够提供一些生动的案例，展示这些工艺在现代半导体工业中的重要性，以及它们是如何不断推动着技术进步的。这本书的全面性，将是开启我求知之旅的宝贵财富。

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对于我这样一位对前沿科技充满热情的研究者而言，一本关于半导体材料和器件的权威著作是必不可少的。我一直在寻找能够提供深入理论分析和前沿技术洞察的书籍。我希望这本书能够超越基础概念的介绍，触及到更深层次的物理原理，例如量子力学在半导体特性中的体现，以及量子效应如何被应用于新型器件的设计。我也对书中关于半导体材料的最新发展和未来趋势的探讨非常感兴趣，例如二维材料（如石墨烯和过渡金属硫化物）在电子和光电子领域的潜在应用，以及新型半导体器件的突破性进展。我希望这本书能够为我提供一个扎实的理论基础，并激发我对于未来研究方向的思考，帮助我更好地理解和预测半导体技术的发展轨迹。这本书的内容深度，无疑将成为我学术探索的重要里程碑。

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这本书的到来，让我仿佛置身于一个充满无限可能的微观世界。我迫不及待地想翻开它，去了解那些支撑起我们现代生活背后那些看不见的“英雄”。尤其是书中对半导体器件工作原理的深入剖析，比如PN结的形成、二极管的单向导电性、晶体管的放大和开关特性，这些都让我感到无比兴奋。我一直对电子是如何在这些微小结构中流动，并被巧妙地控制从而实现各种功能感到着迷。书中是否能用直观的比喻或清晰的图示来解释这些复杂概念？我希望它能帮助我理解，为什么一个小小的芯片能够承载如此庞大的信息量，并驱动着我们手机、电脑乃至更先进的设备。另外，我对书中关于器件的失效机制和可靠性分析的部分也非常期待，了解这些可以帮助我更全面地认识半导体器件的生命周期，并为日后的设计和应用提供宝贵的经验。这本书的详实内容，势必能让我对这个领域有一个更加深刻的理解。

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我最近一直在寻找一本能够系统性地介绍半导体领域基础知识的书籍，而这本书似乎正好满足了我的需求。我对于半导体器件在信息时代扮演的角色深感敬佩，它们是构建现代电子设备的核心。我特别想了解书中关于不同类型的半导体器件，例如MOSFET、BJT以及光电器件（如LED和光伏电池）的工作原理和特性。我对它们在不同应用场景下的优劣势非常好奇，比如它们在低功耗设备、高速通信以及能源转换方面的应用。此外，我也非常关注书中关于器件的性能指标，例如开关速度、功耗、阈值电压等，以及这些指标是如何受到材料和结构影响的。理解这些，将有助于我更深入地分析和评估半导体器件的性能，并为未来的项目设计提供理论依据。这本书的实用性，将会是我学习路上的重要助力。

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我一直对半导体材料和器件的世界充满好奇，尤其是在当今科技飞速发展的时代，它们扮演着至关重要的角色。这本书似乎正是解开这个复杂领域奥秘的一把钥匙。我尤其对书中关于材料特性如何影响器件性能的探讨感到浓厚兴趣，比如不同晶体结构、掺杂浓度以及缺陷对载流子迁移率和导电性的细微影响。能够深入理解这些基础知识，对于我将来学习更高级的半导体技术，如集成电路设计或量子计算，打下坚实的基础至关重要。而且，我期待书中能够提供一些实际的例子，展示不同半导体材料在实际应用中的优势和局限性，例如硅、砷化镓在光电器件和高速电子器件中的应用差异，以及新型宽禁带半导体材料如氮化镓和碳化硅在功率电子领域的潜力。了解这些，能让我对半导体技术的未来发展趋势有一个更清晰的认识，并为我的学习方向提供更明确的指引。这本书的详细阐述，无疑将是我探索这个迷人领域不可或缺的伴侣。

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