半导体物理性能手册 第3卷(下) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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日足立贞夫 著

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出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560345192

商品编码：29729248638

包装：平装

出版时间：2014-04-01

基本信息

书名：半导体物理性能手册 第3卷(下)

定价：138.00元

作者：(日)足立贞夫

出版社：哈尔滨工业大学出版社

出版日期：2014-04-01

ISBN：9787560345192

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《半导体物理性能手册》介绍了各族半导体、化合物半导体的物理性能，包括：StructuralProperties结构特性ThermalProperties热学性质ElasticProperties弹性性质PhononsandLatticeVibronicProperties声子与晶格振动性质CollectiveEffectsandRelatedProperties集体效应及相关性质Energy-BandStructure：Energy-BandGaps能带结构：能带隙Energy-BandStructure：ElectronandHoleEffectiveMasses能带结构：电子和空穴的有效质量ElectronicDeformationPotential电子形变势ElectronAffinityandSchottkyBarrierHeight电子亲和能与肖特基势垒高度OpticalProperties光学性质Elastooptic，Electrooptic，andNonlinearOpticalProperties弹光、电光和非线性光学性质CartierTransportProperties载流子输运性质适用对象包括材料、微电子学、电子科学与技术等专业的本科生和研究生，以及从事半导体研究的专业人员。

目录

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PrefaceAcknowledgementsContents of Other Volumes10 Cubic Cadmium Sulphide (c-CdS)11 Wurtzite Cadmium Sulphide (w-CdS)12 Cubic Cadmium Selenide (c-CdSe)13 Wurtzite Cadmium Selenide (w-CdSe)14 Cadmium Telluride (CdTe)15 Cubic Mercury Sulphide (β-HgS)16 Mercury Selenide (HgSe)17 Mercury Telluride (HgTe)

作者介绍

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文摘

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序言

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半导体物理性能手册 第3卷(下)：聚焦器件效应与复杂材料 《半导体物理性能手册》系列旨在系统性地梳理和呈现半导体材料的物理特性，为从事半导体研究、开发及应用的专业人士提供权威、详尽的参考。本卷，即第三卷（下册），将视角进一步深入，聚焦于半导体器件中的关键物理效应，并对多种复杂半导体材料的性能进行详尽阐述，是整个系列中承上启下的重要组成部分。 核心关注点：器件效应的物理根源与行为解析 本册的核心内容在于剖析半导体材料在构建各类电子器件过程中所展现出的独特物理现象。从微观的载流子动力学到宏观的器件性能，本书都力求提供深入的理论解释和实证数据。 载流子动力学与输运现象： 深入探讨了载流子（电子和空穴）在电场、磁场以及温度梯度下的运动规律。这包括了不同输运机制的详细描述，如漂移（drift）、扩散（diffusion）、热电效应（thermoelectric effects，如塞贝克效应、珀耳帖效应）、霍尔效应（Hall effect）及其在材料表征中的应用。特别关注了在纳米尺度和强电场下的非平衡输运现象，以及量子效应（如量子限制效应、量子隧穿）对载流子输运的影响。对于不同晶体结构和化学组成的半导体，其载流子迁移率、寿命、散射机制等关键参数的依赖关系也进行了深入分析。 界面物理与接触特性： 几乎所有半导体器件都离不开金属-半导体接触或半导体-半导体结。本册详细阐述了肖特基接触（Schottky contact）的形成机理、能带图解、以及由此产生的整流特性和电容特性。同时，对欧姆接触（Ohmic contact）的形成条件和实现方法进行了详尽介绍，重点分析了界面层电阻、合金化过程对接触电阻的影响。此外，对于PN结的形成、偏置下的伏安特性（I-V characteristics）、电容特性（C-V characteristics）以及击穿机制（如雪崩击穿、齐纳击穿）的物理过程进行了深入解析。对于异质结（heterojunction）的形成、能带错配、界面态密度及其对器件性能的影响也进行了专门的论述，为理解MOSFET、BJT、二极管等基本器件的工作原理奠定了坚实的理论基础。 光电效应与光电器件： 光与半导体的相互作用是光电器件的核心。本册详细介绍了半导体材料的光吸收（light absorption）和光发射（light emission）机制，包括了直接带隙（direct bandgap）和间接带隙（indirect bandgap）材料的区别。重点分析了光生载流子（photogeneration）的形成、复合（recombination）过程（包括辐射复合、俄歇复合、陷阱辅助复合），以及这些过程如何影响光电导（photoconductivity）、光伏效应（photovoltaic effect）和光电发射（photoemission）。对于光探测器（photodetector）、发光二极管（LED）、激光器（laser）等器件，本册深入探讨了其光电转换效率、响应速度、光谱特性以及性能优化的物理原理。 电热效应与器件可靠性： 在高功率器件和高密度集成电路中，热量的产生和耗散至关重要。本册详细分析了器件工作过程中产生的焦耳热（Joule heating）、复合热（recombination heat）等热源，以及热传导、热辐射等散热途径。重点研究了温度对半导体材料参数（如禁带宽度、载流子浓度、迁移率）的影响，以及由此引发的性能退化和可靠性问题，如热击穿（thermal breakdown）、热退化（thermal degradation）。对于热电材料，本册也进行了专题介绍，探讨其热电优值（figure of merit, ZT）及其在能量收集和制冷中的应用前景。 噪声现象与器件性能极限： 任何电子器件都不可避免地会产生噪声。本册详细分析了半导体器件中的主要噪声源，包括热噪声（thermal noise）、散粒噪声（shot noise）、闪烁噪声（flicker noise，或称1/f噪声）等，并给出了其产生机理和与器件参数的定量关系。这对于理解和提高器件的信噪比（SNR）至关重要，特别是在微弱信号检测和高精度测量应用中。 复杂半导体材料的性能探索 除了对基础半导体器件效应的深入剖析，本册还花费大量篇幅详细介绍了一系列在现代科技中扮演着越来越重要角色的复杂半导体材料，并对其独特的物理性能进行了深入的阐述。 宽禁带半导体（Wide Bandgap Semiconductors）： 以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）为代表的宽禁带半导体，因其高击穿电压、高电子迁移率和优异的热稳定性，在电力电子、高频通信、高温器件等领域展现出巨大的应用潜力。本册详细介绍了这些材料的晶体结构、电子能带结构、载流子特性，以及在器件应用中需要关注的界面问题和可靠性挑战。特别关注了GaN基材料在HEMT（高电子迁移率晶体管）和SiC基材料在MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）中的应用，以及其在高压、高温环境下的运行特性。 低维半导体材料（Low-Dimensional Semiconductors）： 量子阱（quantum well）、量子线（quantum wire）和量子点（quantum dot）等低维半导体结构，由于其量子限制效应，展现出独特的电子和光学性质。本册深入探讨了这些材料的尺寸效应、形状依赖性对能带结构和载流子动力学的影响。重点介绍了量子点在LED、激光器、太阳能电池以及量子信息技术中的应用，以及量子阱在高性能晶体管和光电器件中的作用。 有机半导体（Organic Semiconductors）： 近年来，有机半导体材料以其低成本、柔韧性、可溶液加工等优势，在有机发光二极管（OLED）、有机薄膜晶体管（OTFT）、有机太阳能电池（OPV）等领域取得了突破性进展。本册详细介绍了有机半导体材料的分子结构、π电子共轭体系、电荷传输机制，以及其在器件中的光电特性。讨论了影响其性能的关键因素，如分子堆积、薄膜形貌、界面工程等，并对当前面临的挑战和未来发展方向进行了展望。 二维材料（2D Materials）： 如石墨烯（graphene）、过渡金属硫族化合物（TMDs，如MoS2、WSe2）、黑磷（black phosphorus）等二维材料，因其独特的电子、光学和力学性质，正在引发新一轮的材料科学革命。本册详细阐述了这些材料的范德华相互作用、层间耦合、以及由此产生的特殊载流子行为（如狄拉克锥、奇点）、光电响应和电荷分离机制。重点分析了二维材料在超越硅的下一代晶体管、柔性电子、高性能传感器和新能源器件中的应用潜力，并对界面接触、掺杂、异质结构建等关键技术进行了探讨。 复合半导体材料与合金（Compound Semiconductors and Alloys）： 本册也对多种复合半导体材料，如III-V族化合物（GaAs、InP）、II-VI族化合物（CdTe、ZnSe）、以及它们的固溶合金（如AlxGa1-xAs、InxGa1-xAs）进行了系统性介绍。深入分析了合金组分对禁带宽度、载流子迁移率、光学性质以及器件性能的影响，为通过材料设计实现特定功能提供了理论依据。 数据与图表的精炼呈现 本书的一大特点是，在深入讲解理论的同时，大量引用了最新的实验数据、理论计算结果，并通过清晰的图表、曲线、能带图等形式进行直观展示。这些数据涵盖了不同材料在不同条件下的关键物理参数，如禁带宽度、载流子浓度、迁移率、寿命、复合速率、光学吸收系数、发光光谱等。这些翔实的数据支持，不仅增强了内容的科学性和可靠性，也为读者在实际研究和设计中提供了宝贵的参考依据，能够直接应用于材料选择、器件设计、性能预测和故障诊断等环节。 目标读者 《半导体物理性能手册 第3卷(下)》是为半导体物理、半导体器件、材料科学、微电子学、光电子学、纳米技术等领域的科研人员、工程师、研究生以及对半导体技术感兴趣的专业人士量身定制的。本书的深度和广度，使其成为这些领域不可或缺的案头工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和语言风格也令人费解。它不像是一本经过精心编辑的专业书籍，更像是某次大型研讨会未经充分整理的会议论文集。图表的质量参差不齐，很多关键性的实验数据图表，清晰度极低，标注模糊不清，甚至有些公式的推导过程跳跃性极大，要求读者必须对相邻章节的内容有极为了解，否则根本无法跟上作者的思路。更令人恼火的是，作者在解释一些核心概念时，习惯性地引用了一些极其小众、甚至是非主流的研究组的内部报告，这些文献我根本无法通过常规的学术数据库检索到。这使得我在试图交叉验证某些关键数据的可靠性时，陷入了巨大的困境。一本权威的“手册”理应提供清晰、可追溯的知识体系，让读者可以自信地引用和应用其中的数据。但这本第三卷（下），却像是在一本私密的研究日志里做摘录，信息密度高得惊人，但可靠性和可验证性却低得可怜。阅读过程充满了挫败感，因为你总是在试图破译作者到底想表达的真实物理图像，而不是学习新的物理知识。

评分☆☆☆☆☆

在处理半导体器件的热效应和可靠性问题上，这本书的表现也远低于预期。现代半导体器件，尤其是在高功率密度和高集成度下，热管理是决定寿命和稳定性的关键因素。我本希望深入了解基于先进封装技术下的热阻抗建模、电迁移的微观机制及其在不同应力条件下的演化规律。这本书中对热学的讨论几乎停留在经典的傅里叶定律层面，对焦耳热效应在纳米尺度下的非线性表现几乎没有涉及。关于可靠性部分，内容更是蜻蜓点水，只提到了几种老式的击穿机制，对于TDDB（时间依赖性介质击穿）在新型氧化物或氮化物中的复杂界面效应，完全避而不谈。这使得这本书在作为一本面向现代电子系统设计者的“性能手册”时，存在一个巨大的安全漏洞。我们需要的，是能够预测器件在极限工作环境下行为的工具，而不是回顾过去材料失效的案例集。它的“性能”描述，显然缺乏对“持久性能”的关注。

评分☆☆☆☆☆

这本号称“半导体物理性能手册”的第三卷（下），我拿到手时其实是带着极高的期望的，毕竟前两卷的深度和广度给我留下了深刻的印象。然而，翻开这本书，我立刻感到了一种强烈的错位感。这本书的重点似乎完全偏离了我们通常理解的半导体物理核心——比如能带结构、载流子输运机制、缺陷物理等基础和前沿课题。相反，它花了大量的篇幅去讨论一些看似边缘、实则与现代器件研发关联性不大的内容。比如，它深入探讨了某种特定晶体生长过程中，如何通过微调温度梯度来控制晶格缺陷的形态，这种细节对于那些专注于材料合成的实验室或许有价值，但对于一个希望理解先进CMOS或新型光电器件工作原理的读者来说，简直是天书。书中对于量子隧穿效应的描述极其晦涩，用了一种我从未在任何标准教材或文献中见过的数学框架，读起来像是某种高深的理论物理猜想，而非实用的工程指南。我希望看到的是对沟道工程学、界面态密度分析的最新进展，结果却被拉进了一个充满古老晶体学公式的迷宫。如果这不是一本面向应用物理和电子工程的“手册”，那它更像是一部专门为特定材料学家撰写的、高度专业化的、且范围极其受限的参考书。它缺乏的是那种能够连接理论与实际性能的桥梁，让人感觉像是在读一本只有前言和脚注的古籍，内容厚重但实用性存疑。

评分☆☆☆☆☆

当我试图在书中寻找关于高K介质栅极材料在亚纳米工艺节点中的电荷陷阱行为分析时，我几乎是失望透顶。这本书似乎对最新的集成电路制造技术表现出了惊人的“健忘”。它似乎停留在上个世纪末的某些技术节点，对FinFET结构下的载流子散乱机制的讨论也显得极为保守和过时。我最期待看到的是关于二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）在异质结中表现出的独特电荷调控能力的最新研究，毕竟这些是未来超越硅基技术最有希望的方向。但这本书里，相关内容几乎是只字未提，或者只是用了一段极其笼统的语言敷衍带过，仿佛这些都是尚未被证实的“科幻”概念。取而代之的是，大量的篇幅被用于探讨一些特定结构中，载流子在准一维或准零维系统内的统计力学模型，这些模型在实际器件设计中往往因为维度限制和边界效应的复杂性而难以直接应用。这种对前沿技术的逃避，使得这本书的“手册”性质大打折扣，它更像是一个历史回顾录，而不是指引未来研发方向的指南针。我花大价钱购买一本“性能手册”，期待的是最新的工具箱，而不是泛黄的旧图纸。

评分☆☆☆☆☆

从整体结构上看，这本书似乎在试图涵盖太多不相关的领域，导致对任何一个领域的深入程度都不够。它像是一个野心勃勃的学者试图在一本书中塞进自己所有的研究兴趣，结果却是每一个主题都浅尝辄止。例如，在讨论光电导效应时，它突然插入了一大段关于有机半导体的理论模型，这与本书前文建立的无机半导体框架格格不入。这种内容上的不连贯性，极大地破坏了阅读的流畅性和逻辑性。一本好的手册应当是体系化的，即使涉及不同材料，也应该有清晰的过渡和统一的理论视角。然而，这本第三卷（下）给我的感觉是，它是由十几个不同作者、在不同时间、使用不同范式写成的零散章节的拼凑。最终，我不得不承认，这本书对于我目前所需的高级半导体物理和器件工程研究来说，价值有限。它更像是一个收藏品，而非工作台上的必需品，因为它无法提供我所需要的，那种严谨、前沿且相互关联的性能数据和理论支撑。