(全英文)半导体纳米材料在太赫兹电场中的特性沈韬 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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沈韬 著

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出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502461614

商品编码：29729163058

包装：平装

出版时间：2014-03-01

基本信息

书名:(全英文)半导体纳米材料在太赫兹电场中的特性沈韬

定价：36.00元

售价：24.5元,便宜11.5元,折扣68

作者:沈韬

出版社：冶金工业出版社

出版日期：2014-03-01

ISBN：9787502461614

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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本书系统详尽地介绍了半导体基础纳米结构在太赫兹电场中的响应特性、空间载流子受激运动机理、解析及快速分析的方法。涵盖了半导体基础理论，载流子输运方程分析、有限元数值方法解析、等效电路分析方法等内容。《半导体纳米材料在太赫兹电场中的特性(英文版)》由沈韬编著。

目录

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1　Introduction
　References
2　Theoretical Framework
　2.1　Electromagic Field Theory
　2.2　Brief Review on Related Semiconductor Physics
　　2.2.1　Energy band theory
　　2.2.2　Carrier concentration at thermal equilibrium
　2.3　Charge Transport in Semiconductor
　References
3　Semiconductor Nanostructure in the Static Electric Field　
　3.1　Semiconductor Nanoplate in the Static Field
　3.2　Semiconductor Nanoparticle in the Static Field
4　Response of Elementary Semiconductor Nanostructures in Quasi-Static Electric Field
　4.1　Carrier Dynamics
　4.2　Semiconductor Nanoplate in the Quasi-Static Field
　4.3　Semiconductor Nanoparticle in the Quasi-Static Field
　References
5　Full Wave Analysis
　5.1　Full Wave Analysis of a Semiconductor Nanoparticle
　5.2　Response of Semiconductor Nanoparticle with High Doping Level in Dynamic Field
6　Equivalent Circuit Representation for Conductive Nanostructure
　6.1　Basic Concepts of Equivalent Circuit
　6.2　Equivalent Circuit Representation for the Semiconductor Nanoplate
　6.3　Equivalent Circuit Representation for the Semiconductor Nanoparticle
　6.4　Equivalent Circuit Representation for the Metal Nanoparticle
　References
7　Conclusion
　7.1　Summary
　7.2　Suggestions for Future Work
Appendix A
Appendix B

作者介绍

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文摘

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序言

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飞跃物质边界：纳米科学与新材料的宏伟图景 在人类探索微观世界的漫长旅途中，纳米科学无疑是近年来最令人振奋的领域之一。当物质的尺度缩小到原子和分子的范畴，那些看似平凡的材料便会展现出迥异于宏观世界的奇妙性质，为科技创新开启了无限可能。本书将带领读者深入了解纳米科学的基石，探讨纳米尺度下物质行为的独特规律，并聚焦于那些正在重塑我们未来生活的新兴纳米材料。 一、纳米世界的奇迹：尺寸效应与量子范畴 理解纳米科学，首先要认识到“尺寸”这一概念在微观尺度下的颠覆性力量。当材料的尺寸减小到纳米级别（1至100纳米），其物理、化学及电子特性会发生显著变化。这种变化并非简单的线性缩小，而是源于两种根本性的物理现象：表面效应和量子尺寸效应。 表面效应： 随着材料尺寸的减小，其表面原子占总体原子的比例急剧增加。这意味着材料的表面性质（如表面能、表面活性、催化活性）变得尤为重要，甚至主导了整个材料的行为。例如，纳米颗粒的表面积远大于相同质量的块体材料，这使得它们更容易与外界发生反应，成为高效的催化剂和药物载体。高比表面积也极大地影响了材料的光学和电学特性，例如，许多纳米材料在可见光区域会呈现出独特的颜色。 量子尺寸效应： 当材料的尺寸接近或小于电子的德布罗意波长时，材料内部电子的运动会受到空间尺寸的限制，其能量状态不再是连续的，而是量子化的。这就好比将电子“囚禁”在一个微小的“盒子”里，它们只能占据特定的、离散的能级。这种量子化效应导致了许多宏观材料所不具备的独特光学和电学性质。例如，量子点的发光颜色随着其尺寸的变化而变化，这是其量子尺寸效应最直观的表现，也是其在显示技术、生物成像等领域大放异彩的关键。同样，半导体材料的带隙在纳米尺度下也会因量子限制而发生改变，进而影响其导电性和光电转换效率。 本书将深入剖析这些基本原理，通过清晰的图示和形象的比喻，帮助读者构建对纳米世界尺寸效应和量子范畴的深刻理解，为后续对具体纳米材料的探讨奠定坚实的基础。 二、材料之舞：从传统到革新 在纳米尺度下，材料科学正经历一场前所未有的革命。经典的材料分类体系在面对纳米材料时显得不足，取而代之的是对材料结构、组成以及制造工艺的精细调控。本书将重点介绍几类具有代表性的纳米材料，它们已经或正在改变着众多技术领域。 纳米颗粒（Nanoparticles）： 这是最基本也是最广泛研究的纳米材料形式。它们可以是金属纳米颗粒（如金、银、铂）、氧化物纳米颗粒（如二氧化钛、氧化锌）、量子点（semiconductor quantum dots）、碳基纳米颗粒（如富勒烯、碳纳米管的片段）等等。本书将探讨不同种类纳米颗粒的制备方法（如湿化学法、气相沉积法），以及它们在催化、传感器、生物医药、能源存储等领域的应用。例如，金属纳米颗粒的光学共振效应（表面等离激元）使其成为纳米光学和传感器的重要组成部分。 纳米线（Nanolnterconnects）与纳米棒（Nanotubes）： 这些一维纳米材料展现出独特的电子和光学传输特性。例如，碳纳米管因其优异的导电性、导热性、机械强度而被称为“新材料之王”，在电子器件、复合材料、能源领域具有巨大的潜力。半导体纳米线，如硅纳米线，则因其高长径比和量子限制效应，在高性能晶体管、光电器件、生物传感器等方面备受关注。本书将解析这些一维纳米结构的构筑原理，以及它们如何实现高性能的电子和光电器件。 二维纳米材料（2D Nanomaterials）： 以石墨烯为代表的二维纳米材料，厚度仅为一个原子层，拥有近乎完美的二维结构，带来了前所未有的物理和化学性质。石墨烯的高导电性、高导热性、高强度以及其独特的电子能带结构，使其在电子学、能源、复合材料等领域具有革命性的应用前景。除了石墨烯，过渡金属硫族化合物（TMDs）如MoS2、WS2等二维材料，也因其可调的带隙和独特的光电特性，在光电器件、催化等领域展现出巨大的潜力。本书将深入探讨这些二维材料的制备技术，并揭示其超越三维材料的独特优势。 多孔纳米材料（Porous Nanomaterials）： 具有纳米尺度的孔隙结构的材料，如金属有机框架（MOFs）、多孔氧化物等，因其超高的比表面积和可调控的孔道结构，在气体吸附与分离、催化、药物缓释、传感器等领域扮演着越来越重要的角色。本书将阐述这些材料的构筑策略，以及如何利用其独特的孔道结构实现对分子行为的精准控制。 三、前沿展望：跨学科的融合与无限可能 纳米科学并非孤立的学科，它的发展离不开与其他尖端技术领域的交叉融合。本书将目光投向未来，探讨纳米科学如何与其他领域协同发展，催生出颠覆性的技术。 纳米技术与生物医学的融合（Nanomedicine）： 纳米材料在药物递送、疾病诊断、靶向治疗、组织工程等生物医学领域展现出巨大的应用潜力。例如，纳米载体可以将药物精准地输送到病灶部位，减少对正常组织的副作用；纳米探针可以实现对早期疾病的灵敏检测。本书将介绍纳米技术在改善人类健康方面的应用前景。 纳米技术与能源科学的融合（Nanoenergy）： 纳米材料在提高太阳能电池效率、开发新型储能器件（如锂离子电池、超级电容器）、实现高效催化（如氢气生产）、热电转换等方面发挥着关键作用。例如，纳米结构的电极材料能够显著提升电池的容量和充放电速度。本书将探讨纳米材料如何助力解决全球能源危机。 纳米技术与信息技术的融合（Nanoelectronics & Photonics）： 随着传统半导体技术的摩尔定律接近极限，纳米技术为电子器件的小型化、高性能化提供了新的途径。新型纳米材料如二维材料、纳米线等，能够制造出更小、更快、更节能的电子和光电子器件，推动信息技术的持续发展。本书将展望纳米技术在构建下一代计算和通信系统中的作用。 纳米技术与环境科学的融合（Nanoenvironment）： 纳米材料在水污染治理、空气净化、环境监测等方面也展现出独特的优势。例如，纳米吸附剂能够高效去除水中的重金属离子和有机污染物；纳米传感器能够实时监测大气中的有害气体。本书将介绍纳米技术在环境保护中的应用。 结语 纳米科学是21世纪最具活力的科学前沿之一，它不仅在理论上挑战着我们对物质世界的认知，更在实践中以前所未有的方式推动着科技的进步。本书旨在为读者呈现一个宏大而精细的纳米科学图景，从基本原理到材料特性，从应用前景到跨学科融合，力求展现纳米科学的博大精深与无限可能。通过深入浅出的讲解，本书希望激发读者对这一领域的兴趣，并为那些投身于纳米科学研究和应用的人们提供有价值的参考。材料的边界正在被不断突破，而纳米科学正是那把解锁无限可能的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

这部书的封面设计着实吸引人，简洁却又不失专业感，黑白灰的基调很好地烘托了其主题的深度与广度。光是看到“半导体纳米材料”和“太赫兹电场”这两个词汇的组合，就足以让关注前沿物理和电子工程的读者心头一震。我尤其期待作者在讨论纳米尺度下量子效应与宏观电磁波相互作用的章节，毕竟这正是当前物理学界研究的热点和难点所在。想象一下，在如此微小的尺度上，材料的本征特性如何被外部瞬态强场深刻地重塑，那种跨越不同尺度的物理图像构建，无疑是需要深厚理论功底和精湛实验洞察力的。如果书中能提供一些关于新型超快表征技术在太赫兹频段的应用案例，那就更完美了，毕竟理论的验证离不开先进的实验支撑，清晰的物理机制阐释与实际观测数据的结合，才是构建扎实知识体系的关键。我希望这本书不只是停留在公式推导，更能描绘出未来在高速通信、成像技术等领域中，这些新型材料可能带来的颠覆性变革，让读者感受到研究的温度与实际价值。

评分☆☆☆☆☆

从一名资深工程师的角度来看，这类前沿书籍的价值往往体现在其对“可制造性”和“稳定性”的讨论深度上。纯粹的理论模型固然重要，但若脱离了实际工艺的限制，研究成果就很难转化为量产的器件。我希望能在这本书中看到，在构建这些半导体纳米结构时，当前主流的自下而上（如分子束外延、化学气相沉积）或自上而下（如光刻、刻蚀）工艺，对最终的太赫兹响应特性究竟产生了何种可量化的影响。譬如，纳米线的直径均匀性、量子点阵的排列缺陷密度，这些微观形貌特征如何直接映射到太赫兹吸收峰的展宽或峰值强度的变化上？如果作者能提供一些关于极端条件下（如高温、高湿或强辐射环境）这些纳米器件太赫兹性能衰减的初步评估，那么这本书的实用价值将大大提升，它不再仅仅是学术探讨的工具，而是能够指导工程选型和长期可靠性预测的宝贵资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的潜在读者群应该非常广泛，涵盖了从理论物理、应用数学到电子工程等多个学科背景的人员。因此，我非常关注作者在介绍新概念时的“叙事技巧”。对于那些需要快速入门的跨学科研究人员来说，如果能有一个清晰的、类比式的引言部分，将复杂的太赫兹物理概念与他们熟悉的领域（比如微波或红外物理）进行有效对比，将极大地降低学习门槛。我希望这本书的排版设计也能够体现出对读者的尊重，图表的清晰度和注释的详尽程度至关重要。例如，当讨论能带结构或态密度（DOS）与太赫兹吸收的关系时，图示应该能够清晰地标示出不同费米能级或掺杂浓度对应的具体能级位置。简而言之，这本书如果能做到既能满足顶尖专家对细节的苛求，又能让有志于此的新手快速上手掌握核心要领，那么它将毫无疑问成为该领域的里程碑式著作。

评分☆☆☆☆☆

作为一名材料科学背景的初级研究人员，我一直在寻找一本既能深入浅出地介绍太赫兹物理基础，又能紧密结合纳米结构特性的参考书。市面上很多教材要么过于偏重经典电磁学，对量子效应的讨论蜻蜓点水；要么就是纯粹的凝聚态物理，对太赫兹波段的工程应用着墨不多。因此，我非常看重作者如何平衡这些理论鸿沟。我特别关注书中对掺杂、缺陷控制等对纳米材料太赫兹响应影响的分析。例如，二维材料如石墨烯或过渡金属硫化物（TMDs）在超快激光泵浦下的载流子动力学，如何通过太赫兹时域光谱（THz-TDS）被有效地捕捉和解析，这对我正在进行的项目至关重要。如果能看到不同晶体结构（如六方 vs. 正交）对太赫兹吸收和折射率的各向异性影响的详细讨论，那无疑会极大地拓宽我的理解深度。这本书能否成为连接基础理论与实际器件设计之间的桥梁，是我衡量其价值的主要标准。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期望，很大程度上是基于其标题中“沈韬”这个名字所暗示的严谨学风。我希望这本书的论述逻辑是层层递进、毫无冗余的。特别是对于太赫兹场与半导体载流子的耦合机制，期待能看到比现有综述更精细的物理图像。例如，德鲁德模型在解释纳米尺度效应时的局限性，以及如何引入更复杂的散射机制（如声子散射、表面等离子体共振耦合）来更精确地描述太赫兹吸收谱的细节。此外，书中对非线性光学效应的探讨也令我充满好奇——在高强度的太赫兹脉冲作用下，这些纳米材料是否会展现出显著的太赫兹频率倍增或太赫兹场诱导的带隙工程效应？这种对基础物理极限的探索，才是真正能推动学科向前发展的动力。简洁、精确、富有洞察力地解析这些复杂现象，是我对一本优秀学术专著的最高要求。