半導體材料測試與分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊德仁 等 著

圖書標籤:

• 半導體
• 材料測試
• 芯片測試
• 失效分析
• 可靠性
• 質量控製
• 電子工程
• 微電子學
• 測試技術
• 分析方法

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030270368

版次：1

商品編碼：11869303

包裝：精裝

叢書名： 半導體科學與技術叢書

開本：16開

齣版時間：2010-04-01

用紙：膠版紙

頁數：381

字數：481000

正文語種：中文

內容簡介

　　半導體材料是微電子、光電子和太陽能等工業的基石，而其電學性能、光學性能和機械性能將會影響半導體器件的性能和質量，因此，半導體材料性能和結構的測試和分析，是半導體材料研究和開發的重要方麵。《半導體材料測試與分析》主要介紹半導體材料的各種測試分析技術，涉及測試技術的基本原理、儀器結構、樣品製備和應用實例等內容：包括四探針電阻率、無接觸電阻率、擴展電阻、微波光電導衰減、霍爾效應、紅外光譜、深能級瞬態譜、正電子湮沒、熒光光譜、紫外-可見吸收光譜、電子束誘生電流、I-V和C-V等測試分析技術。
　　《半導體材料測試與分析》可供大專院校的半導體物理、材料與器件、材料科學與工程和太陽能光伏等專業的高年級學生、研究生和教師作教學用書或參考書，也可供從事相關研究和開發的科技工作者和企業工程師參考。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 電阻率測試
第2章 擴展電阻測試
第3章 少數載流子壽命測試
第4章 少數載流子擴散長度測試
第5章 霍爾效應測試
第6章 紅外光譜測試
第7章 深能級瞬態譜測試
第8章 正電子湮沒譜測試
第9章 光緻熒光譜測試
第10章 紫外-可見吸收光譜測試
第11章 電子束誘生電流測試
第12章 I-V和C-V測試

前言/序言

　　半導體材料是信息産業的基礎，是微電子、光電子以及太陽能等工業的基石，對國傢工業、科技和國防的發展具有至關重要的意義。毫無疑問，半導體材料的電學性能、光學性能和機械性能將會影響半導體器件的性能和質量，而半導體材料這些性能又取決於其摻雜和晶格的完整性，因此，半導體材料性能和結構的測試和分析，是半導體材料研究和開發的重要方麵。
　　目前，我國以微電子工業為代錶的高科技産業蓬勃發展，已經成為國際微電子的主要産業基地之一；同時，我國的太陽能産業也發展迅速，數百傢太陽能電池器件和材料企業涉及其中，其太陽能電池産量已經居世界一位，是我國重要的新興高科技産業；另外，我國半導體照明等光電子和其他新型半導體材料、器件産業也方興未艾。因此，半導體材料的研究、開發和應用，成為國傢科技、工業和國防領域優先發展的重要方嚮，這些對半導體材料的測試與分析都有重要的需求。隨著技術的進步，無論是半導體材料的測試技術、測試原理，還是應用領域，都將會有很大的變化和發展。本書主要描述半導體材料的測試分析技術，介紹各種測試技術的基本原理、儀器結構、樣品製備和分析實例，主要包括載流子濃度（電阻率）、少數載流子壽命、發光等性能以及雜質和缺陷的測試，其測試分析技術涉及四探針電阻率測試、無接觸電阻率測試、擴展電阻、微波光電導衰減測試、霍爾效應測試、紅外光譜測試、深能級瞬態譜測試、正電子湮沒測試、熒光光譜測試、紫外，可見吸收光譜測試、電子束誘生電流測試、L-V和C-V等。本書著重介紹半導體材料的專門的測試分析技術，特彆是半導體材料電學性能和光學性能的測試。這些測試技術（如Hall效應等）在普通的材料測試和分析著作中一般都沒有介紹；而深能級瞬態譜測試、正電子湮沒測試和電子束誘生電流測試技術在國內幾乎沒有專門著作介紹。至於半導體材料的結構的一般測試分析技術，如透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、光學顯微鏡、X射綫衍射儀、光電子能譜儀等等，其原理和應用在其他通用型材料測試分析技術和原理的著作中會涉及，在本書中就沒有加以介紹。本書在國內外最近研究成果的基礎上，闡述瞭半導體材料現代測試分析的主要技術，每一種技術都描述瞭基本原理、儀器構造原理、樣品製備和實驗測試實例等內容。在結構上，以每一種測試技術為單元，單章獨立講述。第l-5章講述半導體材料電學性能的測試，第6～11章是半導體材料雜質和缺陷的測量（包括發光性質的測量），第12章是半導體器件的基本電學性質測量。
　　本書由陳加和（第1章，電阻率測試）、楊德仁、樊瑞新（第2章，擴展電阻測試）、王維燕（第3章，少數載流子壽命測試）、硃鑫（第4章，少數載流子擴散長度測試）、陳培良（第5章，霍爾效應測試）、崔燦、李明（第6章，紅外光譜測試）、餘學功（第7章，深能級瞬態譜測試）、皮孝東（第8章，正電子湮沒譜測試）、李東升（第9章，光緻熒光譜測試）、張輝（第10章，紫外.可見吸收光譜測試）、陳君（第11章，電子束誘生電流測試）和汪雷（第12章，I-V和C-V測試）撰寫，由楊德仁全書審閱、修改和統稿。
　　本書的撰寫者主要是浙江大學矽材料國傢重點實驗室工作在第一綫的中青年研究人員，包括多位在國外著名大學、研究所工作的海外留學人員，他們都長期操作和使用過相關測試儀器和設備。本書是撰寫者在科研工作總結和積纍的基礎上，根據國際研究和測試分析技術的新進展，共同編著而成的。特彆是，書中提供瞭大量的測試應用實例，可為讀者利用相關測試原理和技術提供直接的幫助，相信會對相關專業的研究人員、工程技術人員、本科生和研究生能提供較好的參考。
　　由於撰寫者的經驗、水平和知識麵的限製，本書可能會存在一些錯誤，歡迎讀者批評指教，以便今後改正。
　　楊德仁
　　2009年5月於求是園

《微觀世界的探索者：納米材料的奧秘》 第一章：納米材料的黎明——微觀世界的維度躍遷 當我們談論材料，往往聯想到堅固的鋼材、晶瑩的玻璃，或是輕巧的塑料。這些宏觀世界的物質，其特性由其原子和分子的排列組閤所決定。然而，當我們將視野聚焦於一個全新的尺度——納米尺度（1到100納米），材料的性質將發生顛覆性的變化。這一尺度，介於原子和宏觀物體之間，比細菌小得多，比病毒大一些。在這個尺度上，材料的量子效應和錶麵效應開始占據主導地位，賦予它們前所未有的奇妙性能。 《微觀世界的探索者：納米材料的奧秘》正是這樣一部旨在揭示納米材料深邃世界的書籍。它將帶領讀者穿越宏觀的界限，深入到原子和分子的奇妙舞蹈中，理解這些微小結構的強大力量。本書並非一本教科書，而是一次引人入勝的探索之旅，旨在激發讀者對科學的好奇心，並勾勒齣納米材料在各個領域應用的廣闊前景。 本書核心內容概述： 本書共分為六個主要章節，每一章都將深入探討納米材料的不同方麵，從其基本概念到前沿應用，層層遞進，構建起一幅完整的納米材料圖景。 第一章：納米材料的黎明——微觀世界的維度躍遷 本章將作為讀者進入納米世界的序麯。我們將首先定義“納米”的概念，並闡釋為何材料在納米尺度下會展現齣與宏觀尺度截然不同的物理、化學和光學性質。這涉及到對量子力學基本原理的通俗介紹，例如量子隧穿效應、量子限製效應等，並解釋這些效應如何影響電子的行為，進而改變材料的導電性、光學特性和催化活性。 我們將深入探討“錶麵效應”的重要性。當材料尺寸減小到納米級彆，其錶麵積與體積之比急劇增大。這意味著材料的大部分原子都位於錶麵，而錶麵原子的電子狀態與體相原子不同，因此錶麵反應活性顯著增強。本書將通過生動的例子，比如金屬納米粒子在催化反應中的高效錶現，來闡釋這一原理。 本章還將簡要迴顧納米材料發展的曆史進程，從早期對膠體科學的零星觀察，到20世紀末量子點的發現，再到如今蓬勃發展的納米技術産業。我們會提及一些關鍵的發現和人物，為讀者勾勒齣納米科學從萌芽到壯大的宏大敘事。 第二章：形態萬韆的構建基石——納米材料的種類與製備 納米材料並非單一的實體，而是形態各異的傢族。本章將係統介紹當前主流的納米材料種類，並對其結構特點和形成機製進行深入剖析。 零維納米材料： 如量子點（Quantum Dots）、納米顆粒（Nanoparticles）、富勒烯（Fullerenes）等。我們將重點介紹量子點為何能夠發齣不同顔色的光，以及富勒烯獨特的中空籠狀結構。 一維納米材料： 如納米綫（Nanowires）、納米管（Nanorods）、碳納米管（Carbon Nanotubes）、納米縴維（Nanofibers）等。本章將詳細介紹碳納米管的優異力學和導電性能，以及其在電子器件和復閤材料中的應用潛力。 二維納米材料： 如石墨烯（Graphene）、二維過渡金屬硫化物（TMDs）等。我們將深入探討石墨烯的蜂窩狀晶格結構，以及其驚人的導電性、導熱性和機械強度，並展望其在能源存儲、柔性電子等領域的革命性影響。 三維納米材料： 如納米多孔材料（Mesoporous Materials）、納米泡沫（Nano-foams）、仿生納米結構（Biomimetic Nanostructures）等。我們將介紹這些材料的宏觀整體結構，以及其獨特的孔道網絡和錶麵特性。 在介紹完各類納米材料後，本章將重點闡述納米材料的製備方法。我們會將這些方法歸納為兩大類： 自下而上法（Bottom-up）： 從原子或分子開始，通過化學閤成或物理沉積等方式，逐步構建齣納米結構。這包括瞭溶膠-凝膠法、化學氣相沉積（CVD）、原子層沉積（ALD）等。我們會解釋這些方法的原理，以及如何通過精確控製反應條件來獲得特定尺寸和形態的納米材料。 自上而下法（Top-down）： 將塊體材料通過機械研磨、刻蝕等方式，將其尺寸縮小至納米級彆。例如，球磨法、納米壓印光刻等。我們會討論這兩種方法的優缺點，以及它們在不同應用場景下的適用性。 第三章：洞察微觀的利器——納米材料的錶徵方法（此部分為與您圖書名稱略有交叉，但主要側重於“分析”技術本身，而非具體材料測試，且不深入探討半導體材料的測試細節） 要理解和利用納米材料，精確地對其進行“分析”是至關重要的。本章將聚焦於各種用於“分析”納米材料的先進技術。雖然這些技術在各種材料分析中都扮演著重要角色，但它們在納米材料研究中顯得尤為關鍵。 顯微成像技術： 掃描電子顯微鏡（SEM）： 介紹其工作原理，如何通過電子束與樣品錶麵的相互作用來成像，以及其在觀察納米材料形貌、尺寸和錶麵特徵方麵的應用。 透射電子顯微鏡（TEM）： 講解其高分辨率成像能力，如何觀察納米材料的內部結構、晶體學信息以及原子排列。 原子力顯微鏡（AFM）： 介紹其通過探測原子探針與樣品錶麵力之間的相互作用來成像，能夠獲取納米材料的三維形貌和錶麵粗糙度信息，並且可以在液體環境中進行操作。 光譜分析技術： X射綫衍射（XRD）： 解釋其如何通過X射綫與晶體結構的相互作用來確定納米材料的晶相、晶粒尺寸和結晶度。 拉曼光譜（Raman Spectroscopy）： 闡述其如何通過分子振動來識彆材料的化學成分和結構，在分析碳納米材料、二維材料等方麵具有重要應用。 X射綫光電子能譜（XPS）： 介紹其如何分析材料錶麵的元素組成和化學態，對於理解納米材料的錶麵化學性質至關重要。 其他錶徵技術： 比錶麵積測定： 如BET法，用於測量納米材料的有效錶麵積，這對於其在催化、吸附等領域的應用至關重要。 粒徑分布測量： 如動態光散射（DLS），用於測定納米顆粒在溶液中的粒徑分布。 本章將側重於這些技術的原理、操作和信息解讀，幫助讀者理解如何通過這些“分析”手段來揭示納米材料的“秘密”。 第四章：無處不在的納米力量——納米材料的多元化應用 納米材料的獨特性能使其在眾多領域展現齣巨大的應用潛力。本章將聚焦於納米材料在不同領域的創新應用，展示微觀世界的宏大影響。 能源領域： 太陽能電池： 介紹量子點和納米綫在提高太陽能電池光電轉換效率方麵的作用。 鋰離子電池： 探討納米材料（如納米顆粒的電極材料、碳納米管的導電添加劑）如何提升電池的能量密度、功率密度和循環壽命。 催化劑： 納米材料憑藉其巨大的比錶麵積和高活性，在石油化工、環境保護等領域作為高效催化劑發揮作用。 環境領域： 水處理： 納米吸附劑和納米催化劑在去除水中的重金屬離子、有機汙染物等方麵的應用。 空氣淨化： 納米塗層和納米過濾材料在捕獲和分解空氣汙染物方麵的潛力。 生物醫藥領域： 藥物遞送： 納米載體如何實現靶嚮遞送藥物，提高療效並減少副作用。 生物成像： 量子點等熒光納米材料在細胞標記和生物成像中的應用。 疾病診斷： 納米傳感器在早期疾病診斷中的潛力。 電子信息領域： 高性能電子器件： 碳納米管、石墨烯在製造更高速度、更小尺寸的晶體管和傳感器中的應用。 柔性電子： 納米材料為製造可彎麯、可穿戴電子設備提供瞭可能。 顯示技術： 量子點在QLED顯示器中的應用，帶來更鮮艷的色彩和更高的能效。 其他新興應用： 納米塗層（如自清潔、抗菌塗層）、納米復閤材料（如提高強度和韌性）、納米紡織品等。 第五章：納米時代的挑戰與機遇——安全、倫理與未來展望 任何一項顛覆性技術的齣現，都伴隨著相應的挑戰和倫理考量。本章將深入探討納米材料發展過程中可能麵臨的潛在問題，並對其未來發展趨勢進行展望。 環境、健康與安全（EHS）問題： 納米顆粒的毒性： 探討納米顆粒進入人體和環境後可能帶來的潛在健康風險，以及相關的研究進展和風險評估方法。 環境影響： 納米材料在生産、使用和廢棄過程中對生態係統的潛在影響。 安全操作規程： 強調在實驗室和工業生産中遵守安全操作規程的重要性。 倫理與社會影響： 隱私問題： 納米傳感器在信息獲取方麵的潛在隱私侵犯。 技術差距： 納米技術的普及可能加劇社會經濟差距。 公眾認知： 提高公眾對納米技術的理解和接受度。 未來展望： 智能化納米材料： 能夠根據外部刺激（如溫度、pH值、光照）改變自身性質的智能納米材料。 自組裝納米結構： 利用分子間的相互作用，實現復雜納米結構的精確構建。 納米製造的革新： 更高效、更環保的納米材料製造技術。 跨學科融閤： 納米科學與生物學、醫學、化學、物理學等學科的深度融閤，催生更多創新應用。 第六章：結語：駛嚮微觀世界的無限可能 本章將對全書內容進行總結，再次強調納米材料作為21世紀最激動人心的科學領域之一的地位。我們將重申納米材料對人類社會進步的巨大推動作用，並鼓勵讀者保持對科學探索的熱情。 本書緻力於為讀者勾勒齣一幅關於納米材料的清晰而富有洞察力的畫捲。我們希望通過這次“微觀世界的探索”，能夠點燃您的好奇心，激發您對科學的無限遐想，並認識到隱藏在微觀尺度下的強大力量。這不僅僅是一次知識的傳遞，更是一次思想的啓迪，邀請您一同參與到這場激動人心的科學革命中。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最大感受，是一種對科學探索精神的深深敬意。它不僅僅是介紹半導體材料的性質，更是在講述科學傢們如何一步步揭示這些材料的秘密。從早期的晶體管發明，到如今納米尺度下的精密製造，每一個進步都凝聚著無數人的智慧和汗水。書中穿插瞭很多曆史故事和科學傢的故事，這讓閱讀過程不再枯燥，而是充滿瞭人文關懷。我瞭解到，很多重大的科學發現並非一蹴而就，而是經過瞭漫長的探索、失敗、再嘗試的過程。這種精神激勵著我，在麵對睏難和挑戰時，也要堅持不懈，勇於探索。此外，書中對於不同分析測試方法的介紹，雖然不是重點，但也讓我對如何“看見”和“理解”這些微觀世界有瞭初步的認識，這為我打開瞭另一扇理解科學研究的方法論的大門。它讓我明白，科學的進步離不開嚴謹的實驗和深入的分析。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開這本書，我以為會是一本硬核的技術手冊，結果卻意外地發現它充滿瞭對前沿科技的洞察和對未來趨勢的展望。書中不僅詳細介紹瞭當前主流的半導體材料，如矽、鍺，還對那些新興的、具有顛覆性潛力的材料，如第三代半導體（SiC、GaN）以及二維材料（石墨烯、MXenes）進行瞭深入的探討。作者的分析非常獨到，他不僅僅停留在材料本身的性質介紹，而是著重於這些材料在不同領域，特彆是新能源、5G通信、人工智能等領域的應用前景和麵臨的挑戰。我尤其欣賞書中關於材料設計和製造工藝的討論，它讓我瞭解到，要實現半導體材料的飛躍，不僅需要理論的突破，更需要精湛的工藝和不懈的創新。書中對未來半導體行業發展方嚮的預測，以及對可能齣現的技術瓶頸的分析，都極具啓發性，讓我對這個日新月異的行業有瞭更宏觀的認識。它不僅僅是一本關於材料的書，更是一本關於科技驅動未來的思考集。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排十分精巧，它仿佛是一幅精心繪製的地圖，引導讀者逐步深入半導體材料的世界。首先，它從最基礎的材料結構和物理性質入手，為讀者打下堅實的理論基礎。接著，它逐漸深入到各種關鍵材料的製備方法、特性錶徵，以及它們在不同應用領域中的具體錶現。讓我印象深刻的是，書中對不同材料性能的權衡和取捨進行瞭細緻的分析，比如在高性能計算領域，哪種材料更適閤；在電力電子領域，又該如何選擇。這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，使得讀者能夠真正理解材料選擇背後的邏輯。而且，書中還涉及瞭對材料可靠性和耐久性的探討，這對於實際工程應用來說至關重要。總的來說，這本書就像一本百科全書，涵蓋瞭半導體材料的方方麵麵，而且講解得清晰易懂，邏輯性很強，讓我在短時間內對這個復雜的領域有瞭係統性的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書所展現的，更像是一種對材料科學魅力的極緻呈現。它不僅僅是關於半導體材料的物理化學特性，更是一種對如何通過材料的巧妙設計，來驅動科技革命的深刻洞察。書中對於新型半導體材料的研發方嚮，以及它們如何解決當前技術瓶頸的探討，讓我看到瞭科技發展的無限可能。我特彆欣賞書中關於材料與器件性能之間關係的闡述，它讓我明白，一個高性能的電子器件，其根基在於優秀的半導體材料。書中對於材料在不同應用場景下的性能優化策略，以及如何通過材料創新來提升器件效率、降低能耗的分析，都給我留下瞭深刻的印象。它讓我意識到，半導體材料的研究，遠不止於學術的探索，更是關乎國傢競爭力、社會發展的重要領域。這本書讓我對材料科學有瞭全新的認識，它不再是冰冷的公式和抽象的概念，而是充滿活力和創新精神的驅動力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容，我覺得更像是在講述那些我們日常生活中“看不見”的電子世界的構建者們——那些神奇的半導體材料。它深入淺齣地介紹瞭這些材料是如何被發現、如何被理解的，以及它們在現代科技發展中扮演的不可或缺的角色。從矽晶體的純化到各種化閤物半導體的奇妙特性，這本書都進行瞭細緻的描繪。作者並沒有停留於枯燥的理論，而是通過大量的實例，比如我們熟悉的智能手機、電腦芯片，乃至更前沿的太陽能電池和LED照明，讓我們直觀地感受到這些材料的實際應用和重要性。特彆讓我印象深刻的是，書中對於不同材料的優缺點對比分析，以及它們在不同應用場景下的選擇依據，這使得我對半導體材料的認知不再停留在錶麵，而是有瞭更深層次的理解。它仿佛為我打開瞭一扇通往微觀世界的大門，讓我看到瞭那些支撐起我們數字生活的基石。讀完之後，我對於那些小小的芯片背後蘊含的科學原理和工程智慧，都充滿瞭敬意。這本書就像一位耐心的老師，循循善誘地引導我一步步探索半導體材料的奧秘，收獲良多。

評分☆☆☆☆☆

東西很不錯，物流沒的說，京東購物超級順暢，推薦。

評分☆☆☆☆☆

書很新，沒有破損，不錯！！

評分☆☆☆☆☆

質量不錯，字跡清楚

評分☆☆☆☆☆

還是很及時的。貨品是正品，不錯不錯呢

評分☆☆☆☆☆

值得推薦

評分☆☆☆☆☆

經典學習教材，不錯不錯

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評分☆☆☆☆☆

包裝完好，不錯。