GaN and Related Materials II (Optoelectronic Properties of Semiconductors and Superlattices) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:S. J. Pearton

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-01-21

价格:USD 169.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9789056996857

丛书系列:

图书标签:

• GaN
• 氮化镓
• 半导体
• 光电性质
• 超晶格
• 材料科学
• 电子器件
• 薄膜
• 宽禁带半导体
• 化合物半导体

《 GaN and Related Materials II：半导体与超晶格的光电特性》 引言 氮化镓（GaN）及其相关材料，作为一类具有独特电子和光学特性的宽禁带半导体，在现代光电子器件领域扮演着越来越重要的角色。从高效的发光二极管（LED）到高速的电子器件，再到下一代功率电子器件，GaN材料的卓越性能为技术革新提供了坚实的基础。本书《 GaN and Related Materials II：半导体与超晶格的光电特性》深入探讨了GaN及其相关材料在光电领域的重要进展，聚焦于其基础科学研究以及由此衍生的前沿应用。本书旨在为相关领域的科研人员、工程师以及研究生提供一份全面而深入的参考资料，帮助他们理解GaN材料的精妙之处，并激发新的研究思路和技术突破。 核心内容与章节概览 本书分为若干章节，系统地梳理了GaN及其相关材料在光电特性方面的研究现状和发展趋势。 第一部分：GaN及其相关材料的基础光电特性 晶体结构、电子带结构与掺杂特性： 本部分首先回顾了GaN及其相关材料（如InGaN, AlGaN）的基本晶体结构，包括其在不同生长条件下的多形体（如wurtzite和zincblende）。随后，深入剖析了这些材料的电子带结构，包括其直接禁带和高电子迁移率的起源。特别是，详细阐述了不同掺杂剂（如Si，Mg，Zn）在GaN中的激活机制、载流子浓度控制以及由此产生的导电类型和能级分布。对于p型GaN的掺杂难题及其解决策略，也将进行详尽的讨论。 光学吸收与发光机理： 本章节聚焦于GaN材料的光学特性。我们将从基础的吸收光谱入手，探讨不同组分（如InGaN合金的In含量）如何影响材料的吸收边和吸收系数。随后，深入研究其发光机理，包括本征缺陷和杂质引起的发射，以及不同温度和激发条件下的发射光谱变化。特别是，对于InGaN材料在LED和激光器中的量子效率、载流子局域化效应及其对发光性能的影响，将进行深入分析。 载流子动力学与输运特性： 载流子的产生、复合和输运是光电器件性能的关键。本章节将详细讨论GaN材料中的载流子动力学，包括其寿命、迁移率以及不同缺陷对载流子复合过程的影响。我们将介绍非平衡载流子注入、散射机制（如声子散射、杂质散射、电子-电子散射）以及这些因素如何影响材料的电导率和电荷传输速度。对于瞬态光电导、光电导衰减等实验技术在研究载流子动力学中的应用，也将进行介绍。 表面与界面特性： GaN材料的表面和界面对其光电性能有着至关重要的影响。本章节将探讨GaN表面的钝化技术，以及表面态的形成对载流子注入和复合的影响。对于GaN与其他材料（如金属、绝缘体、其他半导体）的异质结界面，我们将分析其电子结构、能带对齐方式以及界面陷阱的形成。这些界面特性对于制备高质量的肖特基结、p-n结以及MOS（金属-氧化物-半导体）器件至关重要。 第二部分：GaN基超晶格的光电特性与应用 超晶格的设计与制备： 超晶格（Superlattice）是通过周期性重复不同材料层而形成的宏观均匀但微观结构周期性的量子结构。本章节将详细介绍GaN基超晶格的设计原则，包括组分选择、层厚控制和周期长度的优化，以期实现预期的光电特性。我们将探讨不同外延生长技术（如MOCVD, MBE）在制备高质量GaN基超晶格中的应用，以及如何控制晶体质量、界面平整度和层间应力。 量子尺寸效应与能带工程： 超晶格结构中存在的量子尺寸效应将显著改变材料的光电特性。本章节将深入分析周期性势阱和势垒在超晶格中的形成，以及电子和空穴的量子化能级。通过调控超晶格的组分、层厚和周期，可以实现对材料能带结构的精确调控（能带工程），从而设计出具有特定光学带隙、载流子输运特性和光谱响应的器件。 GaN基超晶格在发光器件中的应用： GaN基超晶格在LED和激光器等发光器件中展现出巨大的潜力。本章节将重点介绍InGaN/GaN多量子阱（MQW）和超晶格结构的发光特性。我们将分析其在高效率、窄谱宽和可调谐发射波长方面的优势。讨论如何通过优化MQW结构参数（如阱宽、垒宽、组分）来提高器件的内量子效率，克服裕度限制，并实现从紫外到红外光谱范围内的发光。 GaN基超晶格在电子器件中的应用： 除了光电应用，GaN基超晶格在高速、高功率电子器件中也具有重要意义。本章节将探讨基于AlGaN/GaN异质结和超晶格的场效应晶体管（HEMTs）和双极晶体管。分析超晶格结构如何通过增强横向电场隔离、降低漏电以及改善载流子输运特性，来提高器件的击穿电压、开关速度和功率密度。 新型GaN基超晶格结构与前沿研究： 本章节将展望GaN基超晶格在光电领域的新型结构和前沿研究方向。这可能包括： 量子点（Quantum Dots）和量子线（Quantum Wires）的形成与特性： 探讨在GaN基底上自组装形成量子点或量子线结构的机制，以及其在实现高效、窄谱发光器件中的应用潜力。 应变工程与压电效应的利用： 详细分析GaN基超晶格中的应变分布和由此产生的压电效应，以及如何利用这些效应来调控材料的光学和电学性质，例如在压电驱动的光电器件中。 多功能集成器件： 介绍将GaN基超晶格结构集成到更复杂的器件中，例如同时具备发光和传感功能的器件，或与其他半导体材料（如Si，Ge）集成的异质集成器件。 新型组分超晶格： 探索其他氮化物化合物（如AlN, InN）与GaN形成的超晶格结构，以及它们可能带来的新颖光电特性。 结论与展望 本书的最后一章将对GaN及其相关材料在光电领域的最新研究成果进行总结，并对未来的发展趋势进行展望。我们将强调GaN材料在固态照明、显示技术、激光技术、光通信、高频电子以及新能源转换等领域的关键作用。同时，我们也将指出当前研究中存在的挑战，例如p型GaN的制备难度、器件的可靠性和稳定性问题，以及成本控制等，并提出未来研究的可能方向，例如探索新的生长技术、开发更高效的器件结构、利用机器学习和人工智能辅助材料设计和器件优化等。 目标读者 本书适合以下读者群体： 半导体物理与器件领域的科研人员： 为他们提供最新的研究进展和深入的理论分析。 光电子工程领域的工程师： 帮助他们理解GaN基材料和器件的性能优势，并指导器件的设计与开发。 相关专业的硕士和博士研究生： 作为教材或参考书，帮助他们系统学习GaN及其相关材料的光电特性。 对宽禁带半导体材料和光电技术感兴趣的专业人士。 总结 《 GaN and Related Materials II：半导体与超晶格的光电特性》是一本内容丰富、结构严谨的专业书籍，它不仅深入浅出地阐述了GaN及其相关材料的光电基础理论，更着重于介绍其在超晶格结构中的特殊表现和前沿应用。本书致力于为读者构建一个全面而深刻的理解框架，以期推动GaN光电技术朝着更高效率、更优性能和更广泛应用的方向发展。

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