9787118090789 纳米半导体器件与技术 国防工业出版社 (加)印纽斯基,刘明,吕 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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加印纽斯基，刘明，吕杭炳 著

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• 纳米技术
• 半导体器件
• 微电子学
• 材料科学
• 物理学
• 电子工程
• 国防工业出版社
• 印纽斯基
• 刘明
• 吕

店铺： 聚雅图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118090789

商品编码：29487965886

包装：平装

出版时间：2013-12-01

基本信息

书名：纳米半导体器件与技术

定价：95.00元

作者：(加)印纽斯基,刘明,吕杭炳

出版社：国防工业出版社

出版日期：2013-12-01

ISBN：9787118090789

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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《纳米半导体器件与技术》(作者印纽斯基)这本 书由来自工业界和学术界的国际*专家参与撰写， 是 一本对未来纳米制造技术有浓厚兴趣的人必读的书。
《纳米半导体器件与技术》介绍了半导体工艺从 标准的CMOS硅工艺到新型器件结构的演变，包括碳纳 米管、 石墨烯、量子点、III-V族材料。本书涉及纳米电子 器件的研究现状，提供了包罗万象的关 于材料和器件结构的资源．包括从微电子到纳电子的 革命。
本书分三个部分： 半导体材料(例如，碳纳米管，忆阻器及自旋有 机器件)； 硅器件与技术(如BICMOS，SOI，各种三维集成和 RAM技术．以及太阳能电池)； 复合半导体器件与技术。
本书探索了能够在微电子系统性能上传统 CMOS的新兴材料。讨论的主题涉及碳纳 米管的电子输运GAN HEMTS技术及应用。针对万亿美 元纳米技术产业的真实市场需求和技 术壁垒，本书提供了新型元器件结构的重要信息．而 这将使其向未来的发展迈出一大步。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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纳米半导体器件与技术：基础原理、前沿进展与未来展望 引言 在信息时代的浪潮中，半导体技术无疑是驱动一切变革的核心引擎。而纳米尺度下的半导体器件，更是将这一引擎的性能推向了前所未有的高度。这些尺寸逼近原子或分子的微小结构，以其独特的量子力学效应和极高的集成度，孕育着下一代信息处理、能量转换、传感监测等领域的革命性突破。本书旨在深入探讨纳米半导体器件与技术的关键理论、核心制备方法、前沿研究进展以及它们在各个领域的应用前景。我们将从基础的量子力学概念出发，逐步剖析纳米尺度下半导体材料的独特性质，进而阐述不同类型纳米半导体器件的结构、工作原理及性能特点。同时，本书也将聚焦于当前纳米半导体领域最活跃的研究方向，如量子点、纳米线、二维材料等，并展望其在集成电路、光电器件、生物传感、储能等领域的未来发展。 第一部分：纳米尺度下的物理学基础 在理解纳米半导体器件之前，必须首先掌握纳米尺度下物质行为的独特之处。与宏观尺度不同，当材料尺寸缩小至纳米级别时，量子力学效应变得尤为显著，并对器件的性能产生决定性影响。 1. 量子限域效应 (Quantum Confinement Effect)：当半导体材料的尺寸小于其激子玻尔半径（exciton Bohr radius）时，载流子的运动会受到空间上的严格限制，导致其能量不再是连续的，而是量子化的。这种量子化使得材料的光学和电学性质发生显著变化，例如，改变纳米晶体的尺寸可以直接调控其发光颜色，这就是量子点（quantum dots）发光原理的核心。激子的形成、结合能以及隧穿效应都成为影响器件性能的关键因素。 2. 表面与界面效应 (Surface and Interface Effects)：纳米材料具有极高的比表面积，这意味着表面原子或界面原子在整个材料中所占的比例大大增加。这些表面或界面原子由于其配位环境的改变，往往具有特殊的电子结构和化学活性，从而显著影响材料的导电性、催化性、吸附性以及载流子的输运和复合过程。理解并控制这些表面和界面特性，对于设计高性能的纳米器件至关重要。 3. 量子隧穿效应 (Quantum Tunneling Effect)：在宏观世界中，粒子无法穿透能量高于其自身的势垒。然而，在量子力学中，粒子有一定概率穿过比其能量更高的势垒，这被称为量子隧穿效应。在纳米尺度下，隧穿效应变得更加普遍和重要。例如，在隧道二极管、闪存器件以及扫描隧道显微镜（STM）等器件中，量子隧穿是其基本工作原理。 4. 一维、二维材料的特殊电子结构：纳米线（nanowires）和二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物等）由于其特殊的几何形状，会展现出与块体材料截然不同的电子能带结构。例如，纳米线中载流子的运动被限制在一个或两个维度，可能表现出线性的或圆柱形的电子传输特性。二维材料则具有狄拉克锥（Dirac cone）等独特的能带结构，赋予其优异的导电性和载流子迁移率。 第二部分：纳米半导体材料的制备与表征 要制造出具有特定功能的纳米半导体器件，精确控制纳米材料的形貌、尺寸、成分和结晶度至关重要。本部分将介绍几种主要的制备方法以及表征技术。 1. 自上而下 (Top-Down) 方法：此类方法通过对大块材料进行机械或化学加工，将其尺寸减小到纳米级别。 光刻与刻蚀 (Lithography and Etching)：利用高分辨率的光刻技术（如电子束光刻、紫外光刻）在基底上形成图案，然后通过化学或物理刻蚀去除不需要的材料，从而制造出纳米尺度的结构。这是当前大规模集成电路制造的核心技术。 研磨与球磨 (Milling and Ball Milling)：通过机械力的作用，将块体材料粉碎成纳米颗粒。 2. 自下而上 (Bottom-Up) 方法：此类方法通过原子、分子或小团簇的自组装过程，从微观尺度开始构建纳米结构。 化学气相沉积 (Chemical Vapor Deposition, CVD)：通过气相前驱体在基底表面发生化学反应，生长出具有特定形貌和结构的纳米材料，如纳米线、纳米片等。CVD方法的可控性强，是制备高质量纳米材料的重要手段。 水热/溶剂热法 (Hydrothermal/Solvothermal Methods)：在高温高压的水或有机溶剂环境中，通过化学反应生长出纳米晶体。此方法常用于制备氧化物、硫化物等纳米材料。 溶胶-凝胶法 (Sol-Gel Method)：通过溶液中的化学反应形成凝胶，然后经过干燥和热处理，得到纳米粉末或薄膜。 分子束外延 (Molecular Beam Epitaxy, MBE)：在超高真空环境下，通过原子束或分子束精确控制材料的生长，可以实现原子层级别的厚度控制，尤其适用于制备高质量的外延薄膜和多层结构。 3. 纳米材料的表征技术：为了理解纳米材料的结构、形貌、成分和电子性质，需要借助一系列先进的表征手段。 扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 和 透射电子显微镜 (Transmission Electron Microscopy, TEM)：提供纳米结构的高分辨形貌图像，SEM主要观察表面形貌，TEM则可以观察内部结构和晶格信息。 原子力显微镜 (Atomic Force Microscopy, AFM)：可以测量纳米表面的三维形貌，并且能够进行纳米力学测量和电学测量。 X射线衍射 (X-ray Diffraction, XRD)：用于确定材料的晶体结构和晶粒尺寸。 X射线光电子能谱 (X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)：用于分析材料的表面元素组成和化学态。 拉曼光谱 (Raman Spectroscopy)：常用于表征碳基材料（如石墨烯、碳纳米管）的结构和质量。 第三部分：关键纳米半导体器件类型与原理 基于纳米半导体材料，可以构建出多种多样的功能器件，它们在性能上远超传统的宏观尺度器件。 1. 纳米晶体管 (Nanotransistors)： 金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFETs) 的纳米化：通过减小栅长、沟道宽度，采用高介电常数（high-k）栅介质和金属栅极，不断提升MOSFET的集成度和性能。沟道材料的纳米化（如使用纳米线、二维材料）是实现超小尺寸晶体管的关键。 结型场效应晶体管 (JFETs) 和双极结型晶体管 (BJTs) 的纳米化：同样可以利用纳米材料实现更小的尺寸和更优异的电学特性。 特殊结构的纳米晶体管：例如，单电子晶体管（Single Electron Transistors, SETs）利用库仑阻塞效应，在纳米量子点等结构中实现单个电子的精确控制，为实现极低功耗的计算提供可能。 2. 纳米光电器件 (Nano optoelectronic devices)： 量子点发光二极管 (Quantum Dot Light Emitting Diodes, QLEDs)：利用量子点优异的光致发光和电致发光性能，实现高亮度、高色纯度、广色域的显示技术。 纳米线/管光电探测器 (Nanowire/Tube Photodetectors)：利用纳米线/管高载流子迁移率和大的表面积，实现高灵敏度、快速响应的光电探测器。 纳米天线 (Nanoantennas)：能够高效地与光波相互作用，用于增强光收集、实现超分辨成像或构建片上光学器件。 3. 纳米传感器 (Nanosensors)： 化学传感器和生物传感器：利用纳米材料（如纳米线、石墨烯、纳米颗粒）表面与目标物种（气体分子、生物分子）的特异性相互作用，通过检测电学信号、光学信号或质量变化，实现高灵敏度和高选择性的传感。 物理传感器：例如，基于纳米压阻效应、压电效应的纳米压力传感器，或基于磁电阻效应的纳米磁传感器。 4. 纳米存储器件 (Nanostorage Devices)： 闪存器件的纳米化：通过缩小浮栅的尺寸和采用新型介质材料，提高闪存的存储密度和速度。 阻变存储器 (Resistive Random-Access Memory, RRAM)：利用某些纳米材料在电场作用下电阻状态可逆变化的特性，实现非易失性存储。 5. 其他新兴纳米器件： 纳米能量收集器件 (Nano energy harvesting devices)：利用压电效应、热电效应等从环境中收集能量，为微纳器件提供供电。 纳米自旋电子器件 (Nano spintronic devices)：利用电子的自旋自由度进行信息存储和处理，有望实现更高效、更低功耗的电子器件。 第四部分：纳米半导体技术的前沿进展与挑战 纳米半导体领域正经历着飞速的发展，但也面临着诸多挑战。 1. 新材料的探索与应用： 二维材料：除了石墨烯，研究重点也扩展到二硫化钼 (MoS2)、二硒化钨 (WSe2) 等过渡金属硫化物，以及黑磷、MXenes 等新型二维材料，它们在不同领域展现出独特的优势。 钙钛矿材料：在光伏和发光领域取得了突破性进展，其制备工艺和稳定性仍是研究热点。 有机半导体：在柔性电子、可穿戴设备等领域具有巨大潜力。 2. 器件集成与小型化： 三维集成 (3D Integration)：将纳米器件垂直堆叠，是突破摩尔定律极限、实现更高集成度的重要途径。 异质集成 (Heterogeneous Integration)：将不同材料、不同功能的纳米器件集成在同一芯片上，以实现更强大的功能。 先进互联技术：纳米器件的互联是实现高性能系统的关键，需要开发更高效、更可靠的纳米级互联技术。 3. 可靠性与制造成本： 器件稳定性与寿命：纳米器件由于其表面积大、尺寸小，对环境因素（如水分、氧气、温度）更加敏感，其长期稳定性和可靠性是亟待解决的问题。 规模化生产：如何以可接受的成本实现大规模、高良率的纳米器件生产，是推动其广泛应用的关键挑战。 4. 量子效应的利用与控制： 量子计算：利用量子比特（qubits）进行信息处理，纳米结构是实现量子比特的理想载体。 量子通信：基于量子纠缠等原理，实现安全高效的信息传输。 第五部分：纳米半导体器件的应用前景 纳米半导体技术正在深刻地改变着各个行业，并预示着更加美好的未来。 1. 下一代信息技术： 超高密度、超低功耗的集成电路：为人工智能、大数据、5G/6G通信等提供强大的算力支撑。 柔性电子与可穿戴设备：基于柔性纳米材料，实现可折叠、可拉伸的显示器、传感器和电子设备。 量子计算与量子通信：开启全新的计算模式和通信方式。 2. 新能源与环境领域： 高效太阳能电池：利用纳米材料提高光电转换效率，降低成本。 高效储能器件：开发高性能纳米电池和超级电容器。 环境监测与治理：高灵敏度纳米传感器用于检测污染物，纳米催化剂用于污染物降解。 3. 生物医学与健康： 高灵敏度生物传感器：实现疾病的早期诊断和个性化医疗。 靶向药物输送：利用纳米载体将药物精确递送到病灶部位。 医学成像：开发新型纳米造影剂，提高成像分辨率和诊断准确性。 结论 纳米半导体器件与技术是当前科技领域最激动人心的前沿方向之一。它不仅代表着半导体技术的终极小型化趋势，更带来了全新的物理现象和工作原理，为解决人类面临的能源、环境、健康和信息处理等重大挑战提供了强有力的工具。尽管仍面临诸多技术瓶颈和挑战，但随着科学研究的不断深入和工程技术的持续进步，纳米半导体器件必将迎来更加广阔的应用前景，深刻地改变我们的生活和社会。本书希望能为读者提供一个全面而深入的视角，理解纳米半导体世界的奥秘，激发对这一领域未来发展的想象和探索。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《纳米半导体器件与技术》确实让我产生了浓厚的兴趣，尽管我还没能仔细翻阅，但仅仅是这个标题就勾勒出了一幅充满科技魅力的图景。我猜想，这本书的作者们（尽管我不知道具体是哪几位，只看到了“加”和“刘明，吕”的字样）可能深入浅出地讲解了纳米技术在半导体领域的革命性进展。我能想象到书中会涉及诸如量子点、纳米线、纳米带等新型纳米材料在构建下一代逻辑器件、存储器件、光电器件等方面所扮演的关键角色。这可能需要对材料科学、固体物理、量子力学等学科有深入的理解，并且书中或许会穿插一些最新的研究成果和技术突破，来展示纳米半导体器件在性能提升、能耗降低、功能集成等方面的巨大潜力。例如，我期待书中能详细介绍如何通过精准控制材料的尺寸、形貌、成分，从而调控其电学、光学、热学等性能，使其满足更复杂、更严苛的应用需求。另外，“国防工业出版社”的背景也让我联想到，这本书或许会在一些特定的技术方向上有所侧重，比如在军事信息处理、高精度探测等方面，纳米半导体技术可能扮演着至关重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

尽管我还没有深入阅读《纳米半导体器件与技术》这本书，但光看书名和出版社的标识，就足以引起我的高度关注。我脑海中勾勒出的可能是这样一幅图景：这本书将围绕着“纳米”这个尺度展开，探讨其如何颠覆和重塑传统的半导体器件。我猜想，书中会详细解析在纳米级别下，材料的物理化学性质会发生怎样的奇妙变化，以及这些变化如何被工程师们巧妙地应用于设计和制造出性能卓越的电子元件。这可能意味着书中会涉及诸如量子效应、表面效应、界面效应等前沿理论，并可能结合最新的实验数据和模拟结果进行阐释。同时，我设想书中还会对各种新型的纳米半导体器件，如纳米晶体管、纳米传感器、纳米光电器件等，进行系统的介绍，分析它们的结构、工作原理、以及相对于传统器件的优势。考虑到“国防工业出版社”的背景，我也好奇书中是否会包含一些关于该技术在国家安全、军事科技等领域的应用案例或展望，这无疑会为本书增添一层特殊的战略意义。

评分☆☆☆☆☆

虽然我尚未深入阅读《纳米半导体器件与技术》这本书，但仅仅从书名和出版信息来看，就足以让我对其中蕴含的知识感到好奇与期待。我猜测，这本书很可能是一部集理论深度与技术广度于一体的著作，尤其考虑到其“国防工业出版社”的背景，可能在某些军事或高技术应用领域有所侧重。我想象中，书中会对纳米半导体器件的分类、基本原理、设计方法、制造工艺以及测试表征等方面进行系统性的阐述。这可能涵盖了从基础的半导体物理知识，到复杂的纳米器件结构设计，再到前沿的制备技术（如光刻、刻蚀、薄膜沉积等），以及最终的性能评估和可靠性分析。特别地，我对于书中是否会涉及当前纳米半导体领域面临的一些关键挑战，比如尺寸效应带来的漏电问题、载流子输运的量子隧穿效应、以及器件的集成和封装技术等，感到非常好奇。如果书中能够提供一些创新的解决方案或前瞻性的研究方向，那将对我们理解和推动该领域的发展具有重要的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名称《纳米半导体器件与技术》，以及“国防工业出版社”的发行方，让我联想到了一系列可能涵盖的深度内容。虽然我尚未有机会详读，但我能设想这可能是一本聚焦于当前最尖端半导体技术发展方向的著作。或许书中会详细介绍纳米材料如何改变传统半导体器件的构筑方式，例如，如何利用二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）来制造超薄、超高速的晶体管，或者如何通过纳米结构（如纳米线、纳米球）来提高光电器件的效率和灵敏度。我尤其期待书中能对这些器件的物理机制、设计思路、以及实际制备过程中的关键技术进行深入的探讨。这可能包括对量子效应在纳米器件中的表现的详细解释，以及如何利用这些效应来突破传统半导体器件的性能极限。另外，“国防工业出版社”的背景，让我猜测书中或许会特别强调纳米半导体技术在国家战略层面的意义，比如在军事通信、信息安全、精确制导等领域的潜在应用，这些应用对国防现代化进程至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字虽然吸引我，但具体内容我还没有来得及深入研读。不过，从书名《纳米半导体器件与技术》以及出版社“国防工业出版社”来看，我脑海中浮现出了许多与此相关联的可能性。我猜测这本书可能会深入探讨纳米尺度下半导体材料的特性，比如量子效应、表面效应等是如何被利用来构建新型高性能器件的。这可能涉及到非常前沿的物理学原理和化学合成方法，需要扎实的理论基础才能理解。我特别期待书中能够对纳米半导体器件的设计理念、制造工艺进行详细的阐述，比如电子束光刻、原子层沉积等精密制造技术，以及如何克服纳米尺度制造中的挑战。此外，鉴于“国防工业出版社”的背景，我也好奇书中是否会提及纳米半导体技术在国防领域的潜在应用，例如用于高性能雷达、导航系统、通信设备等，这些应用可能会对国家安全和科技进步产生深远影响。同时，我也有疑问，书中在理论深度和实践应用之间会如何平衡？是侧重于理论的严谨性，还是更偏向于技术的实用性？对于我这样一位对前沿科技充满兴趣的读者来说，这是一个非常值得探索的领域。