凝聚態與材料數據手冊·功能材料：半導體和超導體（第4冊） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[德] 馬蒂安森，[德] 沃利濛特 編

圖書標籤:

• 凝聚態物理
• 材料科學
• 半導體
• 超導體
• 功能材料
• 物理學
• 材料性質
• 數據手冊
• 參考書
• 電子材料

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560344584

版次：1

商品編碼：11441172

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-03-01

用紙：膠版紙

頁數：21

正文語種：英文，中文

內容簡介

　　《凝聚態與材料數據手冊·功能材料：半導體和超導體（第4冊）》從固態領域和功能的角度為不同專業提供更全麵的物理和材料方麵的數據源，並是以極快速度和極容易方法獲取信息和可靠關鍵數據的一本桌麵參考書。本書介紹半導體的化學範圍，包括IV半導體和IV—IV化閤物，III—V族化閤物，II—VI族化閤物；超導體包括金屬超導體，非金屬超導體。

內頁插圖

目錄

第1冊 通用錶和元素
第2冊 材料類：金屬材料
第3冊 材料類：非金屬材料
第4冊 功能材料：半導體和超導體（本冊）
第5冊 功能材料：磁性材料、電介質、鐵電體和反鐵電體
第6冊 特程結構

前言/序言

凝聚態與材料數據手冊·功能材料：半導體和超導體（第4冊） 內容簡介 本手冊作為“凝聚態與材料數據手冊”係列的第四捲，聚焦於功能材料領域中兩個至關重要的分支——半導體與超導體。本書旨在為從事凝聚態物理、材料科學、固體電子學、器件工程以及相關交叉學科的研究人員、工程師和高年級學生提供一套全麵、權威、實用的數據和信息集閤。全書以嚴謹的科學態度，係統地梳理瞭半導體和超導體的基本概念、核心理論、關鍵性質、製備工藝以及在現代科技中的廣泛應用，並輔以大量翔實、精準的實驗數據和理論計算結果，為讀者提供深入理解和創新研究的堅實基礎。 第一部分：半導體 半導體是現代信息技術和電子工業的基石，其獨特的電學、光學和熱學性質使其成為製造晶體管、集成電路、光電器件等的核心材料。本部分將從多個維度深入探討半導體的世界。 第一章：半導體基礎理論 晶體結構與能帶理論： 詳細介紹不同晶體結構（如金剛石立方、閃鋅礦、縴鋅礦等）的原子排布，以及如何通過布裏淵區、倒格子矢量等概念理解晶體對稱性。在此基礎上，係統闡述能帶理論，包括布洛赫定理、有效質量、能帶彎麯、態密度等基本概念。重點解釋價帶、導帶、禁帶寬度以及其對材料導電性的決定性影響，並區分直接帶隙和間接帶隙半導體。 載流子統計與輸運： 深入分析本徵半導體和雜質半導體的載流子濃度，包括費米-狄拉剋統計在半導體中的應用。詳細闡述電子和空穴的生成與復閤機製，以及在外電場、溫度梯度等激勵下發生的輸運現象。重點講解遷移率、導電率、擴散係數、霍爾效應等關鍵參數，並分析這些參數如何受到溫度、雜質濃度、晶格振動（聲子散射）以及錶麵散射等因素的影響。 PN結理論： 係統講解PN結的形成過程，包括載流子擴散、漂移、耗盡層寬度、內建電勢等。深入分析PN結在正嚮偏壓和反嚮偏壓下的伏安特性，闡述其整流、放大等基本功能。討論不同類型的PN結（如銳截止結、緩變結）及其特性差異。 第二章：常見半導體材料及其性質 元素半導體： 詳細介紹矽（Si）和鍺（Ge）的晶體結構、能帶結構、載流子遷移率、光學性質、熱學性質及其優缺點。重點闡述矽作為主流半導體材料的技術發展曆程和廣泛應用。 化閤物半導體： III-V族半導體： 詳細介紹砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、氮化鎵（GaN）等代錶性材料。深入分析它們的能帶結構（如GaAs的直接帶隙特性）、高電子遷移率、光學躍遷特性（如GaN的發光特性）以及在高速電子器件、光電器件（LED、激光器）中的關鍵作用。 II-VI族半導體： 介紹硫化鎘（CdS）、硒化鋅（ZnSe）等材料，分析其寬帶隙和光學性質，以及在光電探測器、發光二極管（LED）中的應用。 IV-IV族半導體： 重點介紹碳化矽（SiC），分析其寬帶隙、高擊穿電壓、高電子飽和速度和優異的熱學性能，以及在電力電子器件、高溫器件中的突齣優勢。 窄禁帶半導體： 介紹碲化鎘汞（HgCdTe）、銻化銦（InSb）等材料，分析其可調的禁帶寬度，以及在紅外探測器、光電傳感器等領域的應用。 氧化物半導體： 介紹氧化鋅（ZnO）、氧化銦锡（ITO）等材料，分析其透明導電性、半導體特性，以及在透明顯示器、薄膜晶體管（TFT）中的應用。 第三章：半導體器件原理與應用 雙極型晶體管（BJT）： 闡述BJT的工作原理，包括基區調製、載流子注入與收集等。分析不同工作區域（截止區、放大區、飽和區）的特性，並介紹不同結構的BJT（NPN、PNP）及其應用。 場效應晶體管（FET）： 詳細介紹結型場效應晶體管（JFET）和金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）。深入分析MOSFET的柵極控製機製、閾值電壓、跨導等關鍵參數，並闡述其在高集成度、低功耗電子器件中的核心地位。 光電器件： 發光二極管（LED）與激光二極管（LD）： 介紹LED和LD的發光機理，包括載流子復閤、光子産生等。分析不同材料體係（如III-V族、II-VI族）在不同波長發光中的作用，以及其在照明、顯示、通信等領域的應用。 光電二極管（PD）與光電探測器： 闡述PD的光電轉換原理，包括光生載流子的産生、收集等。介紹不同類型的PD（如PIN PD、雪崩 PD）及其在光通信、圖像傳感等領域的應用。 太陽能電池（光伏器件）： 詳細講解太陽能電池的基本工作原理，包括光生電荷的産生、分離與收集。介紹不同類型的太陽能電池（如晶體矽太陽能電池、薄膜太陽能電池、多結太陽能電池）的結構、效率以及發展趨勢。 集成電路（IC）基礎： 簡述集成電路由哪些基本半導體器件構成，以及數字集成電路和模擬集成電路的基本設計理念和功能。 第四章：半導體材料的製備與錶徵 外延生長技術： 詳細介紹化學氣相沉積（CVD）、分子束外延（MBE）、液相外延（LPE）等關鍵外延生長技術，以及如何通過這些技術精確控製材料的成分、厚度、摻雜濃度和晶體質量。 摻雜技術： 講解擴散、離子注入等摻雜方法，以及如何通過精確控製摻雜濃度來調控半導體的導電類型和導電性能。 光刻與刻蝕技術： 介紹半導體器件製造中的核心工藝，包括光刻的原理、不同類型的光刻技術（如紫外光刻、EUV光刻），以及乾法刻蝕和濕法刻蝕的特點。 材料錶徵方法： 介紹X射綫衍射（XRD）用於晶體結構分析，掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）用於形貌和微觀結構觀察，原子力顯微鏡（AFM）用於錶麵形貌和物理特性測量，以及霍爾效應測量、能譜分析（EDS/XPS）等用於材料物性分析的常用技術。 第二部分：超導體 超導性是一種奇特的宏觀量子現象，錶現為在臨界溫度以下電阻完全消失以及抗磁性（邁斯納效應）。超導體在無損耗輸電、強磁場産生、量子計算等領域具有巨大的應用潛力。本部分將深入探討超導體的理論和應用。 第五章：超導性基本理論 邁斯納效應與完全抗磁性： 詳細闡述超導態的兩個基本特徵：零電阻和邁斯納效應。深入解釋邁斯納效應，即超導體對外部磁場的完全排斥。 倫敦方程： 介紹倫敦方程組，用於描述超導體內電磁場的行為，並推導齣倫敦穿透深度等關鍵參數。 BCS理論（巴丁-庫珀-施裏弗理論）： 深入講解BCS理論，這是描述常規超導體行為的微觀理論。詳細闡述電子-聲子相互作用如何形成庫珀對，以及庫珀對的形成如何導緻零電阻和能隙的齣現。介紹能隙的重要性及其與臨界溫度的關係。 約瑟夫森效應： 闡述兩個超導體之間通過一個薄絕緣層或狹窄的超導點接觸時發生的宏觀量子隧道效應。詳細介紹直流約瑟夫森效應（DC Josephson effect）和交流約瑟夫森效應（AC Josephson effect），及其在超導量子乾涉儀（SQUID）、高精度電壓標準等領域的應用。 超導體的相圖與臨界參數： 介紹超導體的臨界溫度（Tc）、臨界磁場（Hc）和臨界電流密度（Jc）三個關鍵參數，以及它們如何定義超導態存在的區域。分析不同超導體在相圖中的行為差異。 第六章：常見超導體及其分類 第一類超導體： 介紹純金屬超導體（如鋁Al、鉛Pb、汞Hg），分析其行為遵循BCS理論，且邁斯納效應和第二類超導體的行為不同。 第二類超導體： 詳細介紹第二類超導體（如鈮-鈦閤金NbTi、鈮-锡閤金Nb3Sn、高溫超導體YBa2Cu3O7-x）。深入分析其特性，包括存在渦鏇態（磁通綫陣列），以及其臨界磁場（Hc1和Hc2）與第一類超導體的區彆。重點闡述其在産生強磁場方麵的巨大優勢。 有機超導體： 介紹由有機分子組成的超導體，分析其特殊的電子結構和可能的超導機製。 非常規超導體： 介紹非BCS機製的超導體，如銅氧化物高溫超導體（ cuprates）、鐵基超導體（iron-based superconductors）等。分析其獨特的電子結構、磁性相互作用以及可能的超導機理，如自鏇漲落理論等。 第七章：超導體在科技中的應用 強磁場應用： 詳細介紹超導磁體（Superconducting Magnets）在核磁共振成像（MRI）、粒子加速器（如LHC）、聚變能源研究（如ITER）等領域的關鍵作用。 無損耗輸電： 探討超導電力綫在減少輸電損耗方麵的潛力，分析其在未來能源網絡中的應用前景，並討論實現商用化的挑戰。 超導電子學： 超導量子乾涉儀（SQUID）： 詳細介紹SQUID作為最靈敏的磁場探測器，在生物磁學（如腦磁圖、心磁圖）、地質勘探、基礎物理研究等領域的廣泛應用。 超導數字電子器件： 介紹基於約瑟夫森結的數字邏輯電路，如超導存儲器（RSFQ）等，分析其高速、低功耗的潛力。 磁懸浮列車（Maglev）： 闡述超導磁懸浮列車的工作原理，包括電磁懸浮和同步牽引，以及其在高速交通運輸中的優勢。 量子計算： 介紹超導量子比特（superconducting qubits）作為實現量子計算的一種重要途徑，分析其在開發量子計算機方麵的進展和麵臨的挑戰。 第八章：超導體材料的製備與性能優化 塊體超導體製備： 介紹閤金化、粉末冶金等製備塊體第二類超導體的常用方法。 綫材與帶材的製備： 重點介紹銅氧化物高溫超導材料（如Bi-2223、YBCO）製備綫材和帶材的技術，如粉末內填充法（PIT）、塗層法等，以及如何通過優化工藝提高其臨界電流密度。 薄膜超導體製備： 介紹射頻濺射、脈衝激光沉積（PLD）、MBE等技術製備高質量超導薄膜，以及其在超導電子器件中的應用。 超導材料的性能測試： 介紹測量超導體臨界溫度、臨界磁場、臨界電流密度的常用實驗方法，以及磁化率測量、電阻率測量等。 附錄 常用物理常數錶 半導體材料關鍵參數匯總 超導體臨界參數匯總 常用材料結構數據庫索引 本書特色 數據翔實，權威可靠： 收錄瞭大量最新的、經過嚴格篩選和驗證的實驗數據、理論計算結果和性能參數，涵蓋瞭各類重要半導體和超導體材料。 理論與實踐相結閤： 既深入淺齣地闡述瞭相關的物理理論，又詳細介紹瞭材料的製備工藝和實際應用，幫助讀者建立完整的知識體係。 結構清晰，邏輯嚴謹： 全書內容按照科學體係進行組織，從基礎理論到具體材料，再到器件應用，層層遞進，易於理解和查閱。 覆蓋麵廣，應用導嚮： 涵蓋瞭功能材料領域最核心的半導體和超導體兩大分支，並著重介紹瞭它們在現代科技前沿的廣泛應用，為讀者提供解決實際問題的參考。 麵嚮多領域讀者： 無論是從事基礎研究的理論物理學傢，還是緻力於材料開發和器件設計的工程師，亦或是希望掌握前沿知識的高年級學生，都能從中獲得寶貴的信息。 本書的齣版，旨在為凝聚態物理與材料科學領域的研究者提供一個全麵、深入、實用且極具參考價值的工具書，助力科學探索和技術創新的蓬勃發展。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我一開始是被“功能材料”這幾個字吸引進來的。我從事的是産品設計工作，在為智能傢居産品尋找更具創新性的傳感器和控製元件時，常常需要瞭解各類材料的特性。這本《凝聚態與材料數據手冊·功能材料：半導體和超導體（第4冊）》簡直就是為我量身定做的。書中關於不同半導體材料的光電轉換效率、介電常數等數據，讓我能夠更準確地評估它們在傳感器和顯示屏等應用中的潛力。而超導體部分，雖然對我目前的直接應用來說可能稍顯深奧，但書中對超導材料在能量傳輸、磁懸浮等方麵的介紹，無疑拓寬瞭我的設計思路，讓我開始思考未來産品可能實現的新功能。特彆是書中關於超導體在低溫環境下的穩定性數據，讓我對在極端條件下工作的電子設備有瞭新的認識。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書提供的超導體相關數據給我帶來瞭巨大的衝擊。作為一名業餘愛好者，我對超導現象一直充滿瞭好奇，但往往在科普讀物中隻能瞭解到皮毛。而這本書，則以一種近乎“手把手”的方式，將我帶入瞭更深層次的理解。那些關於臨界溫度、臨界磁場以及臨界電流密度的數據，不再是枯燥的數字，而是串聯起瞭材料結構、製備工藝乃至應用前景的生動故事。特彆是對一些新型超導材料的性能對比，讓我對它們的潛在優勢和劣勢有瞭清晰的認識。例如，書中對銅氧化物超導體和鐵基超導體在不同溫度下的電阻變化麯綫進行瞭細緻的描繪，我仿佛能看到它們在能量上的“掙紮”與“躍遷”。雖然有些專業術語我需要反復查閱，但這正是我期待的體驗——一種循序漸進的學習過程，而不是被動地接受信息。

評分☆☆☆☆☆

這本《凝聚態與材料數據手冊·功能材料：半導體和超導體（第4冊）》讓我眼前一亮，尤其是它在半導體和超導體這兩個極具挑戰性領域的深入探索。作為一個在材料科學領域摸爬滾打瞭多年的研究者，我深知這些材料體係的復雜性和研究的艱巨性。這本書就像一位經驗豐富的老嚮導，為我們揭示瞭那些隱藏在數據背後的深刻機理。我特彆欣賞其在半導體部分對於不同摻雜濃度下載流子遷移率變化的詳細解析，這對於理解和優化器件性能至關重要。書中對不同晶體結構下的能帶結構計算方法也做瞭詳盡的闡述，這讓我能夠更直觀地理解材料的電子特性。在超導體方麵，我被其對臨界溫度影響因素的多角度分析所吸引，從電子-聲子耦閤強度到磁通釘紮效應，每一個細節都經過瞭嚴謹的推敲。這不僅僅是一本數據匯編，更是一份關於功能材料洞察的寶庫，為我在未來的研究方嚮選擇上提供瞭極具價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

我是一名高校的材料學教授，我的研究方嚮正好與本書的部分內容高度契閤。這本書的齣版，無疑為我們研究領域注入瞭一股新鮮的血液。它所提供的詳實數據，尤其是關於一些稀有或難以閤成的超導材料的性能參數，填補瞭我之前文獻檢索中的一些空白。我特彆看重書中對於不同實驗條件下數據變異性的分析，這對於我們進行實驗設計和結果解讀具有極其重要的指導意義。比如，書中對釔鋇銅氧（YBCO）在不同氧含量下的超導轉變溫度進行瞭係統性的對比，這讓我們能夠更好地理解工藝參數對材料性能的影響。此外，本書對近期在量子計算領域備受關注的拓撲超導體所提供的初步數據和理論梳理，也為我們前沿研究提供瞭寶貴的起點。

評分☆☆☆☆☆

這本《凝聚態與材料數據手冊·功能材料：半導體和超導體（第4冊）》簡直是我近期的“床頭書”。我是一名軟件工程師，雖然我的工作與材料科學看似風馬牛不相及，但我對技術背後的原理始終抱有濃厚的興趣。特彆是半導體部分，書中關於不同材料體係的能隙值、載流子壽命以及擊穿電壓的數據，為我理解各種電子元器件的工作機製提供瞭堅實的基礎。我常常在閱讀時聯想到自己日常接觸到的芯片、傳感器等産品，試圖從這些微觀的材料層麵去探究它們為何能夠實現如此精巧的功能。書中對不同工藝下半導體材料缺陷的統計分析，也讓我對“良品率”這個概念有瞭更深刻的理解。即便有些部分對我而言仍是艱深的理論，但其清晰的圖錶和詳盡的參數列錶，極大地降低瞭我的閱讀門檻，讓我能夠窺探到材料科學的神奇世界。