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[美] 约翰·D·克雷斯勒，张溶冰，张晨博 著

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• 微电子学
• 纳米技术
• 半导体
• 集成电路
• 电子工程
• 材料科学
• 科技创新
• 未来技术
• 硅材料
• 电子器件

店铺： 爱尚美润图书专营店

出版社： 上海科技教育出版社

ISBN：9787542855558

商品编码：29485080150

包装：平装

出版时间：2012-12-01

基本信息

书名：硅星球-微电子学与纳米技术革命

定价：88.00元

作者： 约翰·D·克雷斯勒,张溶冰,张晨博

出版社：上海科技教育出版社

出版日期：2012-12-01

ISBN：9787542855558

字数：

页码：601

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.740kg

编辑推荐

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内容提要

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我们正处在有史以来能改变人类生活的技术革命漩涡的中心。60年在人类历史上只是一瞬间。在近的这60年中一个技术发现引发了百舸争流，随之产生了遍布全球的一系列变革，带给人类的冲击。这些变革在全球范围内，持续加速改变着人类生存方式的基本核心。更重要的是，这些变革还仅仅处在初期阶段！《硅星球：微电子学与纳米技术革命》介绍了微电子学和纳米技术的一般知识和工程基础，并探讨了这场新的科技革命正如何在各学科领域甚至整个人类文明中引起广泛的变革。《硅星球：微电子学与纳米技术革命》使用浅显易懂的语言，浅明的数学知识，将众多微电子和纳米科学的神奇之处展现出来，包括半导体、晶体管、集成电路、光导纤维、手机、电子邮件、数字电视、纳米机器人等等，读者即使只有很少甚至没有技术背景，也可以顺利阅读。《硅星球：微电子学与纳米技术革命》在附录中还补充了基本的物理和电气工程知识，可供需要的读者查阅。

目录

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对本书的评价
内容提要
作者简介
前言
章 通信革命
第二章 尺度问题
第三章 部件解构1：手机
第四章 数不胜数的传记：微电子学简史
第五章 半导体组件简介
第六章 部件解构2：USB闪存驱动器
第七章 大厦：微纳电子制造
第八章 晶体管简介349第九章 微型工具和玩具：微纳机电系统和生物微机电系统
第十章 部件解构3：全球定位系统
第十一章 让光明普照世界：光子学的光明世界
第十二章 纳米世界：亦真亦幻
第十三章 风云际会：社会变革与精神食粮
附录
参考文献

作者介绍

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约翰·D.克雷斯勒，（JohnD.Cressler），美国佐治亚理工学院电子和计算机工程专业的拜尔斯讲席教授（KenByersProfessor）。1990年在纽约哥伦比亚大学获得应用物理学博士学位。曾在IBM的托马斯·J.沃森研究中心工作8年。目前他的研究集中在开发下一代高速电子元件。已出版的著作有《硅锗异质结双极晶体管》（SiliconGermaniumHeterojunctionBiplarTransistor，2003）、《重塑青少年：培养青少年个性的高雅艺术》（ReinventingTeenagers：TheGentleArtofInstillingCharacterinOurYoungPeople，2004）、《硅异质结手册：材料、制作、器件、电路以及硅锗和硅应变层外延附生的应用》（Silicon，HeterostructureHandbook：Materials，Fabrication，Devices，Circuits，andApplicationofSiGeandSiStrainedLayerEpitaxy，2006）等。他2001年被选为IEEE会员，并因在教学和研究领域成就斐然而获得多个奖项。

文摘

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序言

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《硅星球：微电子学与纳米技术革命》 一、 序章：硅基文明的黎明 我们正站在一个前所未有的时代门槛上，一个由微小晶体构建的宏伟未来正在徐徐展开。这本书，《硅星球：微电子学与纳米技术革命》，将带您踏上一段探索之旅，深入理解这场深刻改变人类社会、经济和生活方式的科技浪潮。这不是一本简单的技术手册，也不是一本充斥着枯燥公式的教科书。它是一场关于物质最精微之处的探索，一场关于人类智慧如何驾驭原子和电子以创造无限可能的宏大叙事。 从古老炼金术师对物质转化的模糊想象，到现代科学家在纳米尺度上精确操控原子，人类对微观世界的探索从未停止。而硅，这个地壳中最丰富的元素之一，凭借其独特的半导体性质，成为了这场革命的核心。微电子学的崛起，使我们能够将亿万个微小的“大脑”集成到一块指甲盖大小的芯片上，驱动着我们身边的所有智能设备。而纳米技术的飞速发展，则将我们带入了比微电子学更为精细的疆域，在那里，我们能够以原子级的精度构建和操控物质，开启了全新的材料科学、生物技术和能源领域。 《硅星球》将从历史的维度，追溯微电子学和纳米技术的发展脉络，从最初的晶体管诞生，到集成电路的指数级增长，再到如今的量子计算和分子制造的萌芽。我们将一同回顾那些伟大的发现和突破，认识那些在各自领域默默耕耘的科学家和工程师，他们的智慧和汗水，共同铸就了我们今日的“硅星球”。 二、 第一篇：微电子学的基石——硅的奇迹 第一章：从砂砾到芯片——硅的觉醒 故事的开端，往往隐藏在最寻常的事物之中。硅，这种遍布地球的元素，在被发掘出其神奇的半导体特性之前，它只是构成砂石、玻璃的普通成分。然而，当人类开始理解并驾驭其电荷传输的特性时，一切都改变了。本章将深入浅出地介绍硅的物理和化学特性，解释为什么它是构建现代电子器件的理想材料。我们将探讨硅晶体的生长过程，从高纯度多晶硅的提炼，到单晶硅的拉制，再到薄片（wafer）的切割与抛光，每一个环节都充满了科学的智慧和精密的工艺。 第二章：晶体管的诞生与集成电路的飞跃 晶体管，这个微小的电子开关，是微电子学的灵魂。本章将详细阐述晶体管的工作原理，从最初的锗晶体管到如今主流的硅基MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。我们将深入剖析集成电路（IC）的诞生，理解为何将数量庞大的晶体管集成到同一块芯片上能够带来性能的指数级提升，以及摩尔定律（Moore's Law）是如何驱动着半导体产业的持续进步。我们将解析芯片的制造流程，包括光刻、刻蚀、掺杂、沉积等关键工艺，揭示如何在微米甚至纳米尺度上“打印”出复杂的电路。 第三章：从巨型计算机到掌上智能——微电子学的普及之路 微电子学的进步不仅仅体现在性能的提升，更在于其成本的降低和体积的缩小，最终使得电子设备从笨重的实验室仪器走向千家万户。本章将回顾微电子学如何赋能个人电脑、通信设备、消费电子产品的革命性发展。我们将探讨微处理器、存储器（RAM、Flash）、传感器等核心芯片的作用，以及它们如何协同工作，构成我们日常使用的各种智能设备。从最早的个人电脑到如今智能手机、智能手表、物联网设备，微电子学以前所未有的速度改变着我们的生活方式，重塑着全球的产业格局。 第四章：前沿探索与挑战——超越硅的极限 尽管硅基技术取得了辉煌的成就，但随着器件尺寸的不断缩小，物理极限和工艺挑战也日益显现。本章将探讨当前微电子学领域的前沿研究方向，例如更先进的半导体材料（如III-V族化合物半导体、二维材料）、更高效的晶体管结构、三维集成技术，以及对未来计算范式（如量子计算、神经形态计算）的探索。我们将讨论功耗、散热、可靠性等制约摩尔定律延续的难题，以及科学家们正在努力寻找的解决方案。 三、 第二篇：纳米技术的黎明——重塑物质的尺度 第五章：进入原子尺度——纳米的神秘世界 当我们将目光聚焦于比微电子器件更小的尺度——纳米（10亿分之一米）——一个全新的世界展现在眼前。在本章中，我们将介绍纳米技术的定义和基本概念，解释物质在纳米尺度下呈现出的独特物理、化学和光学性质（如量子尺寸效应、表面效应）。我们将探讨各种纳米材料的种类，例如纳米颗粒、纳米线、量子点、碳纳米管、石墨烯等，以及它们是如何通过精确控制材料的尺寸和形貌来获得非凡的性能。 第六章：纳米制造的艺术——从“自下而上”到“自上而下” 与微电子学的“自上而下”制造（如光刻）不同，纳米技术的制造方法更为多样，既包括“自下而上”的化学自组装和分子自组装，也包括“自上而下”的纳米压印、聚焦离子束刻蚀等技术。本章将详细介绍这些核心的纳米制造技术，以及它们如何在原子和分子层面构建功能性结构。我们将探讨如何利用这些技术来制造纳米器件、纳米传感器、纳米机器人以及先进的纳米涂层和复合材料。 第七章：纳米技术在各领域的应用——革新与突破 纳米技术的影响力已经渗透到几乎所有科学和工程领域，并正在引发一场深刻的变革。本章将深入探讨纳米技术在不同领域的具体应用： 纳米材料科学： 超强轻质合金、耐磨涂层、高效催化剂、功能性薄膜等。 生物医药： 靶向药物递送、纳米诊断、基因治疗、组织工程、生物传感器等。 能源领域： 高效太阳能电池、新型储能材料、纳米催化剂用于燃料电池和氢能生产。 信息技术： 新型存储器、高性能传感器、更快的处理器、量子点显示技术。 环境保护： 纳米过滤器用于水净化和空气净化、纳米材料用于污染物的降解。 消费品： 防污织物、防晒霜、更耐用的电子产品组件。 第八章：纳米技术的未来图景——解锁无限可能 纳米技术的进步永无止境，它的未来充满了令人激动的前景。本章将展望纳米技术在未来可能带来的颠覆性创新，例如分子制造（将原子作为构建块来组装宏观物体）、人工分子机器、智能材料、以及对生命科学和人类健康的根本性改变。我们将讨论实现这些未来愿景所面临的挑战，包括成本、规模化生产、以及潜在的环境和伦理问题。 四、 结语：共塑硅与纳米的未来 《硅星球：微电子学与纳米技术革命》的最后，我们将再次回到宏大的视角，审视这两大驱动技术对人类文明的深远影响。微电子学奠定了信息时代的基础，而纳米技术则为我们打开了通往物质世界更深层次操控的大门。它们并非相互独立，而是相互促进，共同构筑着我们未来的“硅星球”。 这场革命仍在继续，它的步伐比以往任何时候都更加迅捷。作为这个时代的参与者，理解这两大领域的发展趋势，不仅能帮助我们把握科技的脉搏，更能激发我们对未来无限可能的想象。这本书，旨在成为您探索“硅星球”的指南，启发您思考科技如何塑造未来，以及我们作为个体，如何在这一宏大的变革中贡献自己的力量。我们邀请您一同踏上这段精彩的旅程，去见证，去理解，去共塑，这个由微小粒子构建的，无限广阔的未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常有条理，开篇就为读者描绘了一个“硅星球”的宏伟蓝图，然后层层深入，剖析构成这个星球的基石——微电子学和纳米技术的精髓。我尤其欣赏作者在解释复杂概念时所采用的类比和图解，这些生动形象的元素，极大地降低了阅读门槛，让我这个非技术背景的读者也能相对轻松地理解那些原本听起来云里雾里的专业术语。例如，在阐述集成电路的微缩化过程时，作者似乎用了一个非常形象的比喻，将成千上万个晶体管比作微小的“居民”，而芯片则是一个繁荣的“城市”，这样的描述立刻让我脑海中浮现出一幅生动的画面。此外，书中对于纳米材料独特性质的介绍，也让我大开眼界，原来在微观尺度下，物质会展现出如此奇妙的物理和化学特性，这完全颠覆了我对传统材料的认知。总的来说，这本书在知识传递和阅读体验上都做得相当出色，既有深度又不失趣味性，是一本值得推荐的科普读物。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书在论述的深度和广度上都给我留下了深刻的印象。作者似乎对微电子学和纳米技术的历史、现状以及未来发展趋势都了如指掌。我特别留意到书中关于“后硅时代”的讨论，这让我意识到，即使是当下占据主导地位的硅基技术，也并非永恒不变，科学家们早已在探索新的材料和技术路径，以应对摩尔定律可能遇到的极限。这种前瞻性的思考，让我看到了科学发展的内在驱动力和不断超越自我的精神。同时，书中对不同国家和地区在微电子及纳米技术领域竞争格局的分析，也让我对全球科技博弈有了更清晰的认识。我感觉作者并非仅仅是一位技术传播者，更像是一位敏锐的观察家，将复杂的科技进步置于地缘政治、经济发展等更广阔的视角下进行解读。读完之后，我感觉自己对这个正在被科技深刻改变的世界，有了更加立体和深刻的理解，也对未来的学习和探索方向有了更明确的指引。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的另一大触动来自于其中蕴含的对未来社会发展的深刻洞察。作者不仅仅满足于介绍技术本身，更是花了大量篇幅去探讨这些技术将如何重塑我们的生活方式、经济模式乃至社会结构。我尤其对书中关于“智能制造”和“个性化定制”的未来愿景感到兴奋，想象一下，通过纳米技术实现的超精密制造，我们可以生产出前所未有的高性能材料和器件，而微电子技术的飞速发展则为这一切提供了强大的计算和控制能力。这本书让我思考，当微电子和纳米技术真正普及到每一个角落，我们所处的“硅星球”将会是一个怎样的世界？是更加便捷、高效、充满无限可能，还是会带来新的挑战和伦理困境？作者在讨论这些问题的同时，也保持了一种审慎的态度，这让我觉得这本书不仅提供了知识，更引发了思考，这对于任何一个关心科技发展和未来走向的读者来说，都具有重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

读完之后，我最大的感受是这本书的视野非常宏大，它不仅仅是讲解微电子和纳米技术的原理，更是将其置于人类文明发展的宏大背景下去审视。书中的“革命”二字，我觉得一点都不夸张，它确实在描述一场正在发生、并且将深刻改变我们生活的变革。我特别喜欢其中关于材料科学如何推动技术进步的章节，从硅基芯片的出现，到各种新型纳米材料的设计与应用，每一步都充满了智慧和挑战。我感觉作者在梳理这些内容的时候，并没有简单堆砌事实，而是巧妙地将科学原理、技术发展和人文思考融为一体。书中关于纳米技术在医疗、能源、环保等领域的应用前景的描绘，让我看到了科学的无限可能，也让我对人类的未来充满了希望。虽然我不是专业人士，但书中那种严谨又不失激情的笔调，很容易将我带入其中，让我感受到科学探索的乐趣。我甚至开始思考，我日常生活中接触到的各种电子产品，背后都蕴含着如此深奥的技术，这让我对身边的一切都产生了新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有未来感，金属质感的“XH”字样搭配深邃的蓝色背景，中间是一个若隐若现的电路板图案，感觉一下子就抓住了我的眼球。我之前对微电子学和纳米技术其实了解得不多，总觉得是那种枯燥、硬核的科学，但这本书的名字《硅星球-微电子学与纳米技术革命》却给我一种宏大叙事的感觉，好像要揭示一个全新的世界。我尤其好奇“硅星球”这个名字，它是在暗示微电子技术将如何构建我们的数字宇宙，还是说，硅这种材料本身就拥有了某种“星球”般的影响力？我猜测这本书或许会从历史的角度，梳理微电子学和纳米技术是如何一步步发展至今，可能还会涉及一些重要的科学家和他们的突破性发现。我期待它能用一种相对易懂的方式，将那些复杂的概念解释清楚，让我这个门外汉也能窥见科学的魅力，甚至是被这种“革命”的力量所震撼。不知道书中会不会有关于未来科技发展的预测，比如人工智能、量子计算，这些都和微电子、纳米技术息息相关。如果能读到一些前瞻性的内容，那会更加令人兴奋。