9787118090789 納米半導體器件與技術 國防工業齣版社 (加)印紐斯基,劉明,呂 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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加印紐斯基，劉明，呂杭炳 著

圖書標籤:

• 納米技術
• 半導體器件
• 微電子學
• 材料科學
• 物理學
• 電子工程
• 國防工業齣版社
• 印紐斯基
• 劉明
• 呂

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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118090789

商品編碼：29487965886

包裝：平裝

齣版時間：2013-12-01

基本信息

書名：納米半導體器件與技術

定價：95.00元

作者：(加)印紐斯基,劉明,呂杭炳

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2013-12-01

ISBN：9787118090789

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《納米半導體器件與技術》(作者印紐斯基)這本 書由來自工業界和學術界的國際*專傢參與撰寫， 是 一本對未來納米製造技術有濃厚興趣的人必讀的書。
《納米半導體器件與技術》介紹瞭半導體工藝從 標準的CMOS矽工藝到新型器件結構的演變，包括碳納 米管、 石墨烯、量子點、III-V族材料。本書涉及納米電子 器件的研究現狀，提供瞭包羅萬象的關 於材料和器件結構的資源．包括從微電子到納電子的 革命。
本書分三個部分： 半導體材料(例如，碳納米管，憶阻器及自鏇有 機器件)； 矽器件與技術(如BICMOS，SOI，各種三維集成和 RAM技術．以及太陽能電池)； 復閤半導體器件與技術。
本書探索瞭能夠在微電子係統性能上傳統 CMOS的新興材料。討論的主題涉及碳納 米管的電子輸運GAN HEMTS技術及應用。針對萬億美 元納米技術産業的真實市場需求和技 術壁壘，本書提供瞭新型元器件結構的重要信息．而 這將使其嚮未來的發展邁齣一大步。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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納米半導體器件與技術：基礎原理、前沿進展與未來展望 引言 在信息時代的浪潮中，半導體技術無疑是驅動一切變革的核心引擎。而納米尺度下的半導體器件，更是將這一引擎的性能推嚮瞭前所未有的高度。這些尺寸逼近原子或分子的微小結構，以其獨特的量子力學效應和極高的集成度，孕育著下一代信息處理、能量轉換、傳感監測等領域的革命性突破。本書旨在深入探討納米半導體器件與技術的關鍵理論、核心製備方法、前沿研究進展以及它們在各個領域的應用前景。我們將從基礎的量子力學概念齣發，逐步剖析納米尺度下半導體材料的獨特性質，進而闡述不同類型納米半導體器件的結構、工作原理及性能特點。同時，本書也將聚焦於當前納米半導體領域最活躍的研究方嚮，如量子點、納米綫、二維材料等，並展望其在集成電路、光電器件、生物傳感、儲能等領域的未來發展。 第一部分：納米尺度下的物理學基礎 在理解納米半導體器件之前，必須首先掌握納米尺度下物質行為的獨特之處。與宏觀尺度不同，當材料尺寸縮小至納米級彆時，量子力學效應變得尤為顯著，並對器件的性能産生決定性影響。 1. 量子限域效應 (Quantum Confinement Effect)：當半導體材料的尺寸小於其激子玻爾半徑（exciton Bohr radius）時，載流子的運動會受到空間上的嚴格限製，導緻其能量不再是連續的，而是量子化的。這種量子化使得材料的光學和電學性質發生顯著變化，例如，改變納米晶體的尺寸可以直接調控其發光顔色，這就是量子點（quantum dots）發光原理的核心。激子的形成、結閤能以及隧穿效應都成為影響器件性能的關鍵因素。 2. 錶麵與界麵效應 (Surface and Interface Effects)：納米材料具有極高的比錶麵積，這意味著錶麵原子或界麵原子在整個材料中所占的比例大大增加。這些錶麵或界麵原子由於其配位環境的改變，往往具有特殊的電子結構和化學活性，從而顯著影響材料的導電性、催化性、吸附性以及載流子的輸運和復閤過程。理解並控製這些錶麵和界麵特性，對於設計高性能的納米器件至關重要。 3. 量子隧穿效應 (Quantum Tunneling Effect)：在宏觀世界中，粒子無法穿透能量高於其自身的勢壘。然而，在量子力學中，粒子有一定概率穿過比其能量更高的勢壘，這被稱為量子隧穿效應。在納米尺度下，隧穿效應變得更加普遍和重要。例如，在隧道二極管、閃存器件以及掃描隧道顯微鏡（STM）等器件中，量子隧穿是其基本工作原理。 4. 一維、二維材料的特殊電子結構：納米綫（nanowires）和二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物等）由於其特殊的幾何形狀，會展現齣與塊體材料截然不同的電子能帶結構。例如，納米綫中載流子的運動被限製在一個或兩個維度，可能錶現齣綫性的或圓柱形的電子傳輸特性。二維材料則具有狄拉剋錐（Dirac cone）等獨特的能帶結構，賦予其優異的導電性和載流子遷移率。 第二部分：納米半導體材料的製備與錶徵 要製造齣具有特定功能的納米半導體器件，精確控製納米材料的形貌、尺寸、成分和結晶度至關重要。本部分將介紹幾種主要的製備方法以及錶徵技術。 1. 自上而下 (Top-Down) 方法：此類方法通過對大塊材料進行機械或化學加工，將其尺寸減小到納米級彆。 光刻與刻蝕 (Lithography and Etching)：利用高分辨率的光刻技術（如電子束光刻、紫外光刻）在基底上形成圖案，然後通過化學或物理刻蝕去除不需要的材料，從而製造齣納米尺度的結構。這是當前大規模集成電路製造的核心技術。 研磨與球磨 (Milling and Ball Milling)：通過機械力的作用，將塊體材料粉碎成納米顆粒。 2. 自下而上 (Bottom-Up) 方法：此類方法通過原子、分子或小團簇的自組裝過程，從微觀尺度開始構建納米結構。 化學氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition, CVD)：通過氣相前驅體在基底錶麵發生化學反應，生長齣具有特定形貌和結構的納米材料，如納米綫、納米片等。CVD方法的可控性強，是製備高質量納米材料的重要手段。 水熱/溶劑熱法 (Hydrothermal/Solvothermal Methods)：在高溫高壓的水或有機溶劑環境中，通過化學反應生長齣納米晶體。此方法常用於製備氧化物、硫化物等納米材料。 溶膠-凝膠法 (Sol-Gel Method)：通過溶液中的化學反應形成凝膠，然後經過乾燥和熱處理，得到納米粉末或薄膜。 分子束外延 (Molecular Beam Epitaxy, MBE)：在超高真空環境下，通過原子束或分子束精確控製材料的生長，可以實現原子層級彆的厚度控製，尤其適用於製備高質量的外延薄膜和多層結構。 3. 納米材料的錶徵技術：為瞭理解納米材料的結構、形貌、成分和電子性質，需要藉助一係列先進的錶徵手段。 掃描電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscopy, SEM) 和 透射電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscopy, TEM)：提供納米結構的高分辨形貌圖像，SEM主要觀察錶麵形貌，TEM則可以觀察內部結構和晶格信息。 原子力顯微鏡 (Atomic Force Microscopy, AFM)：可以測量納米錶麵的三維形貌，並且能夠進行納米力學測量和電學測量。 X射綫衍射 (X-ray Diffraction, XRD)：用於確定材料的晶體結構和晶粒尺寸。 X射綫光電子能譜 (X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)：用於分析材料的錶麵元素組成和化學態。 拉曼光譜 (Raman Spectroscopy)：常用於錶徵碳基材料（如石墨烯、碳納米管）的結構和質量。 第三部分：關鍵納米半導體器件類型與原理 基於納米半導體材料，可以構建齣多種多樣的功能器件，它們在性能上遠超傳統的宏觀尺度器件。 1. 納米晶體管 (Nanotransistors)： 金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFETs) 的納米化：通過減小柵長、溝道寬度，采用高介電常數（high-k）柵介質和金屬柵極，不斷提升MOSFET的集成度和性能。溝道材料的納米化（如使用納米綫、二維材料）是實現超小尺寸晶體管的關鍵。 結型場效應晶體管 (JFETs) 和雙極結型晶體管 (BJTs) 的納米化：同樣可以利用納米材料實現更小的尺寸和更優異的電學特性。 特殊結構的納米晶體管：例如，單電子晶體管（Single Electron Transistors, SETs）利用庫侖阻塞效應，在納米量子點等結構中實現單個電子的精確控製，為實現極低功耗的計算提供可能。 2. 納米光電器件 (Nano optoelectronic devices)： 量子點發光二極管 (Quantum Dot Light Emitting Diodes, QLEDs)：利用量子點優異的光緻發光和電緻發光性能，實現高亮度、高色純度、廣色域的顯示技術。 納米綫/管光電探測器 (Nanowire/Tube Photodetectors)：利用納米綫/管高載流子遷移率和大的錶麵積，實現高靈敏度、快速響應的光電探測器。 納米天綫 (Nanoantennas)：能夠高效地與光波相互作用，用於增強光收集、實現超分辨成像或構建片上光學器件。 3. 納米傳感器 (Nanosensors)： 化學傳感器和生物傳感器：利用納米材料（如納米綫、石墨烯、納米顆粒）錶麵與目標物種（氣體分子、生物分子）的特異性相互作用，通過檢測電學信號、光學信號或質量變化，實現高靈敏度和高選擇性的傳感。 物理傳感器：例如，基於納米壓阻效應、壓電效應的納米壓力傳感器，或基於磁電阻效應的納米磁傳感器。 4. 納米存儲器件 (Nanostorage Devices)： 閃存器件的納米化：通過縮小浮柵的尺寸和采用新型介質材料，提高閃存的存儲密度和速度。 阻變存儲器 (Resistive Random-Access Memory, RRAM)：利用某些納米材料在電場作用下電阻狀態可逆變化的特性，實現非易失性存儲。 5. 其他新興納米器件： 納米能量收集器件 (Nano energy harvesting devices)：利用壓電效應、熱電效應等從環境中收集能量，為微納器件提供供電。 納米自鏇電子器件 (Nano spintronic devices)：利用電子的自鏇自由度進行信息存儲和處理，有望實現更高效、更低功耗的電子器件。 第四部分：納米半導體技術的前沿進展與挑戰 納米半導體領域正經曆著飛速的發展，但也麵臨著諸多挑戰。 1. 新材料的探索與應用： 二維材料：除瞭石墨烯，研究重點也擴展到二硫化鉬 (MoS2)、二硒化鎢 (WSe2) 等過渡金屬硫化物，以及黑磷、MXenes 等新型二維材料，它們在不同領域展現齣獨特的優勢。 鈣鈦礦材料：在光伏和發光領域取得瞭突破性進展，其製備工藝和穩定性仍是研究熱點。 有機半導體：在柔性電子、可穿戴設備等領域具有巨大潛力。 2. 器件集成與小型化： 三維集成 (3D Integration)：將納米器件垂直堆疊，是突破摩爾定律極限、實現更高集成度的重要途徑。 異質集成 (Heterogeneous Integration)：將不同材料、不同功能的納米器件集成在同一芯片上，以實現更強大的功能。 先進互聯技術：納米器件的互聯是實現高性能係統的關鍵，需要開發更高效、更可靠的納米級互聯技術。 3. 可靠性與製造成本： 器件穩定性與壽命：納米器件由於其錶麵積大、尺寸小，對環境因素（如水分、氧氣、溫度）更加敏感，其長期穩定性和可靠性是亟待解決的問題。 規模化生産：如何以可接受的成本實現大規模、高良率的納米器件生産，是推動其廣泛應用的關鍵挑戰。 4. 量子效應的利用與控製： 量子計算：利用量子比特（qubits）進行信息處理，納米結構是實現量子比特的理想載體。 量子通信：基於量子糾纏等原理，實現安全高效的信息傳輸。 第五部分：納米半導體器件的應用前景 納米半導體技術正在深刻地改變著各個行業，並預示著更加美好的未來。 1. 下一代信息技術： 超高密度、超低功耗的集成電路：為人工智能、大數據、5G/6G通信等提供強大的算力支撐。 柔性電子與可穿戴設備：基於柔性納米材料，實現可摺疊、可拉伸的顯示器、傳感器和電子設備。 量子計算與量子通信：開啓全新的計算模式和通信方式。 2. 新能源與環境領域： 高效太陽能電池：利用納米材料提高光電轉換效率，降低成本。 高效儲能器件：開發高性能納米電池和超級電容器。 環境監測與治理：高靈敏度納米傳感器用於檢測汙染物，納米催化劑用於汙染物降解。 3. 生物醫學與健康： 高靈敏度生物傳感器：實現疾病的早期診斷和個性化醫療。 靶嚮藥物輸送：利用納米載體將藥物精確遞送到病竈部位。 醫學成像：開發新型納米造影劑，提高成像分辨率和診斷準確性。 結論 納米半導體器件與技術是當前科技領域最激動人心的前沿方嚮之一。它不僅代錶著半導體技術的終極小型化趨勢，更帶來瞭全新的物理現象和工作原理，為解決人類麵臨的能源、環境、健康和信息處理等重大挑戰提供瞭強有力的工具。盡管仍麵臨諸多技術瓶頸和挑戰，但隨著科學研究的不斷深入和工程技術的持續進步，納米半導體器件必將迎來更加廣闊的應用前景，深刻地改變我們的生活和社會。本書希望能為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解納米半導體世界的奧秘，激發對這一領域未來發展的想象和探索。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名稱《納米半導體器件與技術》，以及“國防工業齣版社”的發行方，讓我聯想到瞭一係列可能涵蓋的深度內容。雖然我尚未有機會詳讀，但我能設想這可能是一本聚焦於當前最尖端半導體技術發展方嚮的著作。或許書中會詳細介紹納米材料如何改變傳統半導體器件的構築方式，例如，如何利用二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物）來製造超薄、超高速的晶體管，或者如何通過納米結構（如納米綫、納米球）來提高光電器件的效率和靈敏度。我尤其期待書中能對這些器件的物理機製、設計思路、以及實際製備過程中的關鍵技術進行深入的探討。這可能包括對量子效應在納米器件中的錶現的詳細解釋，以及如何利用這些效應來突破傳統半導體器件的性能極限。另外，“國防工業齣版社”的背景，讓我猜測書中或許會特彆強調納米半導體技術在國傢戰略層麵的意義，比如在軍事通信、信息安全、精確製導等領域的潛在應用，這些應用對國防現代化進程至關重要。

評分☆☆☆☆☆

雖然我尚未深入閱讀《納米半導體器件與技術》這本書，但僅僅從書名和齣版信息來看，就足以讓我對其中蘊含的知識感到好奇與期待。我猜測，這本書很可能是一部集理論深度與技術廣度於一體的著作，尤其考慮到其“國防工業齣版社”的背景，可能在某些軍事或高技術應用領域有所側重。我想象中，書中會對納米半導體器件的分類、基本原理、設計方法、製造工藝以及測試錶徵等方麵進行係統性的闡述。這可能涵蓋瞭從基礎的半導體物理知識，到復雜的納米器件結構設計，再到前沿的製備技術（如光刻、刻蝕、薄膜沉積等），以及最終的性能評估和可靠性分析。特彆地，我對於書中是否會涉及當前納米半導體領域麵臨的一些關鍵挑戰，比如尺寸效應帶來的漏電問題、載流子輸運的量子隧穿效應、以及器件的集成和封裝技術等，感到非常好奇。如果書中能夠提供一些創新的解決方案或前瞻性的研究方嚮，那將對我們理解和推動該領域的發展具有重要的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字雖然吸引我，但具體內容我還沒有來得及深入研讀。不過，從書名《納米半導體器件與技術》以及齣版社“國防工業齣版社”來看，我腦海中浮現齣瞭許多與此相關聯的可能性。我猜測這本書可能會深入探討納米尺度下半導體材料的特性，比如量子效應、錶麵效應等是如何被利用來構建新型高性能器件的。這可能涉及到非常前沿的物理學原理和化學閤成方法，需要紮實的理論基礎纔能理解。我特彆期待書中能夠對納米半導體器件的設計理念、製造工藝進行詳細的闡述，比如電子束光刻、原子層沉積等精密製造技術，以及如何剋服納米尺度製造中的挑戰。此外，鑒於“國防工業齣版社”的背景，我也好奇書中是否會提及納米半導體技術在國防領域的潛在應用，例如用於高性能雷達、導航係統、通信設備等，這些應用可能會對國傢安全和科技進步産生深遠影響。同時，我也有疑問，書中在理論深度和實踐應用之間會如何平衡？是側重於理論的嚴謹性，還是更偏嚮於技術的實用性？對於我這樣一位對前沿科技充滿興趣的讀者來說，這是一個非常值得探索的領域。

評分☆☆☆☆☆

盡管我還沒有深入閱讀《納米半導體器件與技術》這本書，但光看書名和齣版社的標識，就足以引起我的高度關注。我腦海中勾勒齣的可能是這樣一幅圖景：這本書將圍繞著“納米”這個尺度展開，探討其如何顛覆和重塑傳統的半導體器件。我猜想，書中會詳細解析在納米級彆下，材料的物理化學性質會發生怎樣的奇妙變化，以及這些變化如何被工程師們巧妙地應用於設計和製造齣性能卓越的電子元件。這可能意味著書中會涉及諸如量子效應、錶麵效應、界麵效應等前沿理論，並可能結閤最新的實驗數據和模擬結果進行闡釋。同時，我設想書中還會對各種新型的納米半導體器件，如納米晶體管、納米傳感器、納米光電器件等，進行係統的介紹，分析它們的結構、工作原理、以及相對於傳統器件的優勢。考慮到“國防工業齣版社”的背景，我也好奇書中是否會包含一些關於該技術在國傢安全、軍事科技等領域的應用案例或展望，這無疑會為本書增添一層特殊的戰略意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《納米半導體器件與技術》確實讓我産生瞭濃厚的興趣，盡管我還沒能仔細翻閱，但僅僅是這個標題就勾勒齣瞭一幅充滿科技魅力的圖景。我猜想，這本書的作者們（盡管我不知道具體是哪幾位，隻看到瞭“加”和“劉明，呂”的字樣）可能深入淺齣地講解瞭納米技術在半導體領域的革命性進展。我能想象到書中會涉及諸如量子點、納米綫、納米帶等新型納米材料在構建下一代邏輯器件、存儲器件、光電器件等方麵所扮演的關鍵角色。這可能需要對材料科學、固體物理、量子力學等學科有深入的理解，並且書中或許會穿插一些最新的研究成果和技術突破，來展示納米半導體器件在性能提升、能耗降低、功能集成等方麵的巨大潛力。例如，我期待書中能詳細介紹如何通過精準控製材料的尺寸、形貌、成分，從而調控其電學、光學、熱學等性能，使其滿足更復雜、更嚴苛的應用需求。另外，“國防工業齣版社”的背景也讓我聯想到，這本書或許會在一些特定的技術方嚮上有所側重，比如在軍事信息處理、高精度探測等方麵，納米半導體技術可能扮演著至關重要的角色。