Field Emission in Vacuum Microelectronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Fursey, George N.

出品人:

页数:220

译者:

出版时间:2005-3

价格:$ 258.77

装帧:

isbn号码:9780306474507

丛书系列:

图书标签:

• 场发射
• 真空微电子学
• 微纳器件
• 表面物理
• 材料科学
• 电子器件
• 纳米技术
• 薄膜技术
• 半导体物理
• 真空技术

好的，根据您的要求，我为您构思了一份关于一本名为《Field Emission in Vacuum Microelectronics》的图书的简介。这份简介将详细描述该书可能涵盖的内容，并严格避免提及任何AI生成或构思的痕迹。 --- 图书简介： 《真空微电子中的场发射》 内容概述： 本书深入探讨了真空微电子技术这一新兴且充满潜力的领域，尤其聚焦于其核心驱动力——场发射（Field Emission）现象及其在微型化器件中的应用。随着半导体技术的尺寸逼近物理极限，对下一代电子器件的需求日益迫切。真空电子学，特别是利用材料表面在强电场作用下激发电子发射的场发射技术，被视为克服硅基半导体局限性的关键路径之一。 本书旨在为研究人员、工程师和高年级学生提供一个全面而深入的理论基础与实践指导。我们不仅仅停留在对场发射物理机制的描述，而是系统地剖析了从基础物理到尖端工程实现的完整链条。 第一部分：场发射的基础物理与材料科学 本部分首先回顾了真空电子学的历史背景和现代真空微电子（VME）的定义与优势。核心内容将围绕场发射的量子力学本质展开。我们将详细阐述费恩曼-诺德海姆（Fowler-Nordheim, F-N）理论，分析其在描述宏观场发射电流密度方面的有效性，并探讨该理论在处理低维结构和尖端发射体时的局限性。 随后，我们将深入介绍场发射的关键驱动因素：发射体几何结构和表面功函数。书籍将详细分析不同形貌的发射体——如尖端、边缘、平面阵列——对局部电场增强效应（Field Enhancement Factor, $eta$）的影响，并引入先进的仿真技术（如有限元法）来精确预测电场分布。在材料科学方面，本书将聚焦于设计高性能场发射材料。这包括传统金属（如钨、钼）的特性，以及近年来备受关注的碳基材料（如碳纳米管、石墨烯、类金刚石膜）和新型半导体氧化物（如氧化锌、氮化镓）。我们将对比不同材料的发射稳定性、电流密度和工作寿命，探讨如何通过表面处理和掺杂工程来优化功函数，从而实现低阈值电压和高电流密度的稳定发射。 第二部分：器件结构与制造工艺 本书的第二部分将视角转向工程实现。详细介绍真空微电子器件的集成架构，特别是场发射显示器（FEDs）和微波电子器件中的应用。 在制造工艺方面，我们将详述现代微电子加工技术如何被应用于构建精密场发射阵列。这包括电子束光刻、聚焦离子束（FIB）技术、以及关键的尖端形成技术，如电化学蚀刻、氧化物剥离技术（Oxide-Refilling）和原子层沉积（ALD）在控制发射体尖端曲率和间距方面的作用。 器件结构设计是本部分的关键。我们将分析不同类型的场发射结构，例如：冷阴极器件（Cold Cathode Devices），其依赖于高电场直接抽激发电子；以及热辅助场发射（Thermally Assisted Field Emission），该方法旨在降低工作电压，提高器件的可靠性。对于阵列结构，本书将重点讨论如何解决器件之间的耦合效应、电流均衡性以及栅极控制的设计，以确保大规模集成电路的性能。 第三部分：关键性能指标与可靠性挑战 高性能的场发射器件必须满足严格的运行要求。第三部分专注于量化和评估这些要求。我们将深入探讨发射电流密度-电场强度（J-E）特性曲线的分析，并教授如何通过F-N图解法来区分纯场发射与热场发射机制。 可靠性是真空微电子商业化的主要障碍之一。本书将系统地梳理影响器件寿命的关键因素，包括：空间电荷效应、离子轰击、栅极击穿以及发射体迁移（Tip Migration）。我们将介绍先进的寿命测试协议和失效分析方法，例如在不同真空度和温度条件下对发射电流漂移的监测。此外，对于高功率和高频应用，热管理和真空保持技术（如吸气材料的选择和密封技术）也将被纳入讨论。 第四部分：前沿应用与未来展望 最后，本书将展望场发射技术在未来电子学中的广阔前景。我们将展示场发射技术在以下领域的最新进展： 1. 下一代显示技术： 探讨微显示器、高亮度投影系统中的应用。 2. 高频真空电子器件： 介绍利用场发射电子束进行毫米波和太赫兹信号生成与放大的微型磁控管和速调管替代方案。 3. 高能物理与计量学： 场发射作为高亮度、高相干性电子源在电子显微镜、X射线源和加速器中的应用。 4. 辐射硬化电子学： 阐述真空器件在极端环境（如空间、核反应堆附近）中相较于传统半导体器件的内在优势。 通过整合理论深度、材料创新和制造工程的实践，本书旨在成为推动真空微电子领域进一步发展的关键参考工具。读者将获得必要的知识和技能，以便设计、制造和优化基于场发射原理的高性能电子元件。 ---

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这本书的叙事风格非常独特，它不像某些技术书籍那样冷冰冰地堆砌公式，而是带着一种探索未知的热情。作者似乎非常热衷于历史的回顾与展望，在介绍当前最先进的发射技术时，总能巧妙地穿插一些早期科学家的筚路蓝缕。这种对历史的尊重和对未来的憧憬，让阅读过程充满了人文关怀。我特别喜欢它对不同发射模式——例如热场发射、光致场发射——的对比分析，那种细致入微的比较，清晰地勾勒出每种技术路线的优缺点和适用场景。这种多角度的审视，极大地拓宽了我的思维边界。更难能可贵的是，作者对于新兴的碳纳米管和二维材料在场发射中的应用，给予了大量的篇幅和前瞻性的分析，让人感觉这本书紧跟时代脉搏，绝非过时的资料汇编。它鼓励读者不仅要理解“是什么”，更要思考“为什么”和“如何才能更好”。

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坦白说，这本书的理论深度足以让研究生级别的读者感到挑战，但其结构设计又极具包容性。它巧妙地平衡了基础物理与尖端应用之间的关系。在最开始的章节，作者用简洁明了的方式回顾了经典电子发射理论，为后续复杂的量子效应讨论打下了坚实的基础。当我读到关于“隧道效应”在微观尺度上的具体体现时，我不得不放慢速度，反复咀嚼那些精妙的数学表达。然而，这种难度并非令人望而却步，反而像是一场智力上的探险，每攻克一个难点，都会带来巨大的成就感。书中对不同电场分布模型（如Wood模型、Fowler-Nordheim模型）的详细剖析和适用性讨论，显示了作者深厚的学术功底和严谨的治学态度。它不是简单地介绍理论，而是引导读者去思考如何在不同的实验条件下，选择和修正最恰当的理论模型。这是一本需要投入时间去精读、去消化的学术瑰宝。

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这本书给我最大的感受是“精确”与“视野”。它在微观层面上对电子行为的描述达到了令人咋舌的精确度，每一个参数的选取、每一种相互作用的量化，都体现出作者对实验细节的极致追求。我尤其欣赏作者在讨论器件集成化和规模化生产挑战时所展现出的广阔视野。他不仅仅停留在实验室的理想状态，而是深入探讨了如何将这些精密的物理现象转化为可以大规模商业化生产的产品。例如，关于真空器件在高温或高湿度环境下的稳定性问题，书中提供的解决方案和材料兼容性建议，显得尤为实际和宝贵。这本书成功地搭建了一座从基础物理理论到实际工程应用的坚固桥梁。它让我认识到，真正的创新往往来自于对基础规律的深刻理解和对未来应用场景的超前布局。读完后，我感觉自己不仅掌握了知识，更收获了一种看待和解决复杂工程问题的科学思维方式。

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这本关于真空微电子学的书，光是看到书名就让人精神一振，感觉自己仿佛触及了前沿科技的核心地带。我刚翻开序言，就被作者那种严谨又不失激情的笔触深深吸引住了。他似乎不仅仅是在罗列技术参数和理论公式，更是在描绘一幅宏大而精密的蓝图，关于如何利用电子的发射特性，来构建下一代微型器件。虽然我个人的专业背景可能并非完全聚焦于此，但书中的许多章节，比如对场发射机理的深入探讨，以及如何通过材料科学的进步来优化发射效率，都让我受益匪浅。尤其是关于低温场发射和新型尖端结构的设计，作者旁征博引，将物理学的基本原理与工程实践完美地结合在一起，读起来酣畅淋漓，让人忍不住想立即动手去做些验证性的实验。这本书的深度和广度都非常出色，它不仅仅是一本教科书，更像是一份富有洞察力的行业指南，对于任何想在微纳尺度电子器件领域有所建树的人来说，都是一份不可多得的宝贵资源。那种知识被清晰、系统地梳理出来的满足感，是阅读一本好书时最极致的体验，而这本书恰恰提供了这种体验。

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我花了整整一个周末，沉浸在这本书所构建的电子世界里，感觉时间都静止了。这本书的排版和插图设计简直是一流的，那些复杂的能带结构图和发射电流密度曲线，都被清晰地绘制出来，即便是初次接触这个领域的读者，也能通过这些视觉辅助材料迅速抓住重点。我尤其欣赏作者在阐述某些关键概念时所采用的类比和实例，它们非常接地气，能够有效地帮助我绕过那些晦涩难懂的数学推导，直接理解背后的物理意义。举个例子，书中解释“栅极效应”时，那种由宏观现象回溯到微观机制的逻辑链条，构建得极其牢固。我感觉自己仿佛站在一个实验室的观察窗前，亲眼目睹电子束的形成和操控过程。对于那些追求实践操作的工程师来说，书中关于器件寿命预测和可靠性评估的部分，简直就是金玉良言，提供了大量实用的设计准则和故障排除思路。总而言之，这是一本充满智慧和实用性的著作，读完后，我对微电子学的理解提升了一个全新的维度。

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