圖形化半導體材料特性手冊 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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季振國 著

圖書標籤:

• 半導體
• 材料特性
• 圖形化
• 手冊
• 電子工程
• 固體物理
• 材料科學
• 器件物理
• 納米技術
• 微電子學

店鋪： 世紀擺渡人專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030390103

商品編碼：29741019800

包裝：平裝

齣版時間：2013-11-01

基本信息

書名：圖形化半導體材料特性手冊

定價：118.00元

作者：季振國

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2013-11-01

ISBN：9787030390103

字數：

頁碼：

版次：5

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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電子信息材料是發展極為迅速的一類材料，但是缺少相關的特性手冊。已有的類似書籍要不數據量少，要不數據陳舊，滿足不瞭讀者的需要。本書收集瞭大量的已經發錶的實驗數據，結閤作者多年來的實驗數據，編寫瞭這部手冊。為瞭便於讀者進行數據處理和比較，作者操作性地把收集到的實驗數據通過數值化手段轉換為數據文件，便於讀者進行各種數據處理。手冊數據量大，特性齊全，非常適閤相關領域的科技工作者和研究生使用。

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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《高能材料科學前沿：從原子到宏觀的調控與應用》 內容梗概： 本書深入探討瞭高能材料科學的最新進展，重點聚焦於材料從原子尺度到宏觀尺度的結構調控，以及由此帶來的在能量存儲、轉換、釋放和安全防護等領域的顛覆性應用。我們跨越瞭傳統的材料分類界限，將目光投嚮那些具有潛在高能量密度、快速反應動力學以及優異穩定性的新型材料體係。全書以理論計算、實驗錶徵和工程應用相結閤的視角，構建瞭一幅理解和駕馭高能材料的完整圖景。 第一章：高能材料的微觀基礎與設計原理 本章旨在為讀者構建對高能材料微觀結構的深刻認識，並在此基礎上闡述其宏觀性能的起源。我們將從原子和分子層麵入手，剖析能量存儲與釋放的根本機製。 1.1 原子尺度下的能量勢阱與鍵閤特性： 1.1.1 能量密度的起源： 探討不同化學鍵（如共價鍵、離子鍵、金屬鍵）的結閤能與材料能量密度的關係。分析高能量密度材料（如含能化閤物、高能密度電池材料）中，能量是如何以化學鍵能的形式被儲存的。 1.1.2 電子結構與反應活性： 深入研究材料的電子雲分布、能帶結構、費米能級等微觀電子特性如何影響其氧化還原電位、催化活性以及爆炸/燃燒反應的觸發機製。我們將引入量子化學計算方法，如密度泛函理論（DFT），來預測和解釋這些電子結構特徵。 1.1.3 分子構效關係： 針對分子類高能材料，詳細解析官能團、分子骨架、空間構型等對能量密度、穩定性、感度和爆轟性能的影響。例如，硝基、疊氮基、過氧化物等高能基團的引入及其組閤策略。 1.1.4 晶格缺陷與晶界效應： 分析點缺陷（空位、間隙原子、取代原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界）在高能材料中的作用。這些缺陷往往是能量釋放的活性點，同時也是影響材料穩定性的關鍵因素。我們將探討如何通過控製缺陷密度和類型來調控材料的能量釋放速率和安全性。 1.1.5 相變與能量存儲/釋放： 研究材料在不同壓力、溫度下的相變行為。某些相變過程伴隨著顯著的能量吸收或釋放，這在高能材料的觸發機製和能量輸齣方式中扮演重要角色。 1.2 宏觀形貌與微觀結構的協同調控： 1.2.1 納米結構與錶麵效應： 深入探討納米化對高能材料性能的放大效應。納米顆粒、納米綫、納米片等形貌如何增加比錶麵積，提高反應活性，加速能量的傳遞和釋放。例如，納米化高能炸藥的燃速提升，納米級催化劑的效率增強。 1.2.2 多孔結構與能量傳遞： 分析多孔材料（如金屬有機框架（MOFs）、共價有機框架（COFs）、多孔陶瓷）在高能材料領域的應用。孔隙結構不僅可以儲存能量介質（如氫氣、鋰離子），還能影響能量釋放過程中的傳熱傳質，實現可控的能量釋放。 1.2.3 晶粒尺寸與晶界工程： 探討微晶化、超細晶化等手段對材料力學性能、衝擊敏感性以及能量釋放特性的影響。晶界的密度增加可以有效阻礙位錯滑移，提高材料的強度和韌性，同時也會影響能量的傳播路徑。 1.2.4 復閤材料設計與界麵效應： 研究不同組分在高能復閤材料中的協同作用。界麵處的電子轉移、應力傳遞、能量耦閤是實現優異性能的關鍵。例如，高能炸藥與聚閤物粘結劑的界麵，電池正負極材料與電解質的界麵。 1.2.5 拓撲結構與網絡化設計： 引入拓撲化學和網絡科學的概念，設計具有特定拓撲結構的宏觀材料，以實現能量在網絡中的高效傳輸和分布。這在熱電材料、壓電材料等能量轉換領域具有重要意義。 1.3 計算模擬與理論預測： 1.3.1 量子化學計算（DFT）： 作為預測材料電子結構、反應能壘、鍵閤強度的有力工具。 1.3.2 分子動力學模擬（MD）： 用於研究原子和分子的集體運動，模擬材料在高溫、高壓下的行為，預測其力學性能和熱穩定性。 1.3.3 介觀尺度模擬： 如濛特卡洛方法、相場模型，用於模擬材料的微觀結構演化、多相反應過程。 1.3.4 機器學習與人工智能在材料設計中的應用： 介紹如何利用大數據和機器學習算法，從海量材料數據中發現潛在的高能材料，並加速材料的篩選和優化過程。 第二章：高能材料的製備與錶徵技術 本章詳細介紹製備和錶徵高性能高能材料的關鍵技術，強調過程控製對材料性能的決定性影響。 2.1 精準閤成與可控生長： 2.1.1 溶劑熱/水熱閤成： 針對無機高能化閤物、納米材料的製備。 2.1.2 微乳液法與模闆法： 用於製備形貌可控的納米結構材料。 2.1.3 氣相沉積（CVD/PVD）： 適用於製備薄膜、塗層等功能性高能材料。 2.1.4 固相反應與機械閤金化： 針對一些難以通過溶液法製備的高能材料。 2.1.5 3D打印與增材製造： 新興技術在復雜結構高能器件製造中的應用，實現高度定製化的能量釋放裝置。 2.1.6 原位閤成技術： 在特定反應環境下直接生成目標高能材料。 2.2 能量存儲材料的製備： 2.2.1 鋰離子電池電極材料： 碳材料、金屬氧化物、矽基材料的納米化、摻雜、錶麵包覆技術。 2.2.2 固態電解質的製備： 聚閤物電解質、氧化物陶瓷電解質、硫化物玻璃陶瓷電解質的閤成與成型。 2.2.3 儲氫材料的製備： 金屬氫化物、吸附材料（如MOFs）的閤成與形貌控製。 2.2.4 超級電容器材料： 導電聚閤物、碳納米管、石墨烯的製備與復閤。 2.3 能量釋放材料的製備： 2.3.1 高能炸藥與推進劑： 晶體生長控製、納米化、包覆技術、混閤工藝。 2.3.2 燃燒材料： 氧化劑、燃料組分的優化與復閤。 2.3.3 熱化學材料： 儲熱/放熱材料（如相變材料）的製備與封裝。 2.4 高能材料的錶徵手段： 2.4.1 結構錶徵： X射綫衍射（XRD）： 晶體結構、晶格常數、晶粒尺寸分析。 透射電子顯微鏡（TEM）/掃描電子顯微鏡（SEM）： 形貌、尺寸、微觀結構觀察。 原子探針斷層掃描（APT）： 三維原子尺度化學成分分析。 X射綫光電子能譜（XPS）/俄歇電子能譜（AES）： 錶麵化學態和元素組成分析。 2.4.2 電子與光學性能錶徵： 紫外-可見吸收/發射光譜： 材料的光學性質。 拉曼光譜/紅外光譜（FTIR）： 分子振動、官能團分析。 瞬態吸收光譜： 電子激發態動力學研究。 2.4.3 熱力學與動力學性能錶徵： 差示掃描量熱法（DSC）/熱重分析（TGA）： 熱穩定性、相變溫度、分解溫度。 加速量熱法（ARC）： 材料的自加速分解行為研究。 衝擊波/爆轟性能測試： 爆速、爆壓、敏感性測試。 燃燒速率測試： 燃燒速度、燃燒産物分析。 2.4.4 電化學性能錶徵： 循環伏安法（CV）/恒電流充放電（GCD）： 電池、超級電容器的電化學性能評估。 阻抗譜（EIS）： 材料的電荷轉移電阻、鋰離子擴散係數等。 電化學石英晶體微天平（EQCM）： 實時監測電化學過程中材料的質量變化。 第三章：高能材料在能量存儲與轉換中的應用 本章重點關注高能材料如何革新能量存儲和轉換技術，提升效率、延長壽命、降低成本。 3.1 先進二次電池技術： 3.1.1 鋰離子電池的下一代材料： 矽負極、富鋰錳基、鎳鈷錳（NCM）三元材料的優化，固態電解質的應用，高電壓正極材料的設計。 3.1.2 鈉離子電池、鉀離子電池等： 探索低成本、高安全性的新型離子電池體係。 3.1.3 鋰硫電池、鋰空氣電池： 針對高能量密度電池體係中的關鍵挑戰（如穿梭效應、電解液分解）提齣材料解決方案。 3.1.4 鋰金屬電池： 探討如何實現鋰金屬負極的安全循環，包括界麵工程和電解液設計。 3.2 超級電容器與混閤儲能器件： 3.2.1 高比錶麵積碳材料： 石墨烯、碳納米管、多孔碳的製備與優化，實現優異的倍率性能。 3.2.2 金屬氧化物/導電聚閤物復閤材料： 提升贋電容材料的能量密度和循環穩定性。 3.2.3 混閤儲能器件： 結閤電池和超級電容器的優勢，實現高能量密度和高功率密度的平衡。 3.3 氫能存儲與利用： 3.3.1 高效儲氫材料： 金屬氫化物、化學吸附材料（如MOFs、COFs）、物理吸附材料（如高比錶麵積碳）的研究與開發。 3.3.2 氫氣生産與催化： 發展高效、低成本的水分解催化劑（如非貴金屬催化劑）。 3.3.3 燃料電池催化劑： 優化氧還原反應（ORR）和析氫反應（HER）催化劑的性能與穩定性。 3.4 熱能存儲與轉換材料： 3.4.1 相變材料（PCMs）： 優化有機、無機、復閤相變材料的熱穩定性、相變焓和導熱性，用於建築節能、太陽能利用。 3.4.2 熱電材料： 探索新型熱電材料（如碲化物、氧化物、有機熱電材料），提高其熱電優值（ZT），實現廢熱發電。 3.4.3 形狀記憶閤金與聚閤物： 在溫度變化下實現能量儲存與釋放。 3.5 光電能量轉換材料： 3.5.1 鈣鈦礦太陽能電池： 提升效率、穩定性和製備工藝。 3.5.2 有機太陽能電池（OSCs）： 設計新型給體/受體材料，實現高效率和良好的柔韌性。 3.5.3 量子點太陽能電池： 利用量子點的光學和電子特性實現高效光電轉換。 3.5.4 光催化材料： 用於光解水製氫、光催化分解汙染物等。 第四章：高能材料在能量釋放、控製與安全防護中的應用 本章聚焦於高能材料在精確能量釋放、高效能量轉換以及關鍵安全防護領域的創新應用。 4.1 先進含能材料與起爆技術： 4.1.1 低感度高能炸藥： 發展既有高能量密度又不易受機械刺激（如撞擊、摩擦）影響的新型含能化閤物，如TATB衍生物、CL-20衍生物等。 4.1.2 綠色含能材料： 減少有毒氣體排放，研發環境友好的含能材料，如含能低熔點閤金。 4.1.3 智能起爆係統： 結閤傳感器、微控製器和新型起爆藥，實現對能量釋放時機、速率和方嚮的精確控製。 4.1.4 推進劑與燃燒技術： 研發高性能、低煙、低燃氣的固體推進劑，用於火箭、導彈和火炮。 4.1.5 燃燒與爆炸的建模仿真： 利用先進計算方法模擬復雜燃燒和爆炸過程，優化材料配方和器件設計。 4.2 衝擊波與能量吸收材料： 4.2.1 衝擊波防護材料： 具有高強度、高韌性和優異能量吸收能力的復閤材料、金屬泡沫、陶瓷基復閤材料。 4.2.2 減震與吸能結構： 設計高效的能量耗散結構，用於車輛碰撞安全、軍事裝備防護。 4.2.3 彈道材料： 研發能夠有效抵禦高速彈丸穿透的復閤裝甲材料。 4.3 傳熱與熱管理材料： 4.3.1 高導熱材料： 氮化鋁、氮化硼、碳納米管、石墨烯等，用於電子設備、電機、LED等散熱。 4.3.2 相變材料（PCMs）在熱管理中的應用： 用於精確控製電子器件、電池組的工作溫度。 4.3.3 熱障塗層（TBCs）： 提高高溫部件（如渦輪葉片）的耐高溫性能。 4.4 智能響應材料與自修復材料： 4.4.1 形狀記憶聚閤物與閤金： 在外界刺激（溫度、電、光）下改變形狀，實現驅動、傳感或自修復功能。 4.4.2 響應性水凝膠： 用於藥物釋放、軟體機器人等。 4.4.3 自修復塗層與復閤材料： 損傷後能自動修復裂紋，延長材料使用壽命。 4.5 安全檢測與防護材料： 4.5.1 高靈敏度化學傳感器： 用於檢測爆炸物、有毒氣體、生物標誌物。 4.5.2 生物相容性材料： 用於醫學植入物、組織工程，與人體組織相互作用。 4.5.3 防護塗層： 抗菌塗層、抗腐蝕塗層、隱身塗層等。 第五章：高能材料的未來發展趨勢與挑戰 本章對高能材料科學的未來方嚮進行展望，並指齣當前麵臨的關鍵挑戰。 5.1 綠色化與可持續性： 5.1.1 環境友好型材料設計： 減少有毒元素和重金屬的使用，開發可降解、可迴收的高能材料。 5.1.2 能源效率與資源利用： 提高材料的能源轉化效率，減少生産過程中的能源消耗和汙染物排放。 5.2 集成化與多功能化： 5.2.1 材料的集成應用： 將能量存儲、能量轉換、能量釋放等功能集成到單一材料或器件中。 5.2.2 智能材料體係： 發展能夠感知環境變化並做齣相應響應的材料。 5.3 智能化設計與先進製造： 5.3.1 人工智能驅動的材料發現： 利用大數據和機器學習加速新材料的研發。 5.3.2 精準可控的製造技術： 發展納米尺度、原子尺度的精確製造方法。 5.4 安全性與可靠性： 5.4.1 提高材料的穩定性與安全性： 降低意外爆炸和失效的風險。 5.4.2 可靠的性能評估與預測： 建立更準確的材料性能評估體係。 5.5 跨學科交叉與閤作： 5.5.1 材料科學與物理、化學、工程學的深度融閤： 促進理論與實踐的協同發展。 5.5.2 基礎研究與應用開發的緊密結閤： 推動研究成果的産業化轉化。 《高能材料科學前沿：從原子到宏觀的調控與應用》旨在為研究者、工程師以及對高能材料領域感興趣的讀者提供一個全麵、深入的學習平颱。我們期望通過對這些前沿知識的梳理和探討，能夠激發新的研究思路，推動高能材料科學的持續發展，並為人類社會在能源、安全、國防等領域帶來更多突破性的解決方案。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書時，我原本是抱著一種“試試看”的心態，畢竟市麵上關於半導體材料的參考書汗牛充棟，真正能稱得上“必備”的鳳毛麟角。然而，這本書的獨特之處在於它對“特性”的解讀維度非常全麵且深入。它不滿足於僅僅列齣帶隙、介電常數這些基礎參數，而是深入挖掘瞭這些參數在實際製造工藝中的敏感性和魯棒性。比如，在討論SOI（矽上絕緣體）結構時，書中花費瞭大量篇幅去圖解應力弛豫對亞閾值擺幅的影響，這種從材料本徵特性到工藝窗口的跨越式關聯分析，是其他手冊中鮮少見到的。我特彆欣賞它在熱力學穩定性和化學兼容性部分的處理方式。通常這些內容要麼被一筆帶過，要麼就是堆砌大量的熱力學平衡圖，但這本書用一係列三維的相圖和等值綫圖，清晰地標示瞭不同沉積溫度和氣氛下可能齣現的界麵缺陷區域。這對於我們進行高溫退火和鈍化工藝優化時，簡直是提供瞭導航地圖。它迫使讀者不再孤立地看待材料參數，而是將其置於整個半導體器件製造的復雜流程中去理解。說實話，這本書已經超齣瞭“手冊”的範疇，更像是一本結閤瞭材料科學和先進工藝集成的高階參考指南。唯一美中不足的是，對於光電器件中涉及的載流子壽命分布圖譜，我希望能夠看到更細緻的深度剖麵分析，但總體而言，其專業深度和廣度令人敬佩。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就是一位經驗老到的資深工程師，把畢生的經驗以最精煉、最直觀的方式整理瞭齣來。它的結構布局簡直是教科書級彆的典範。它沒有采用按元素周期錶或者按晶體結構分類的傳統模式，而是采用瞭基於“功能導嚮”的分類體係。例如，有一個專門的章節是“高K/金屬柵極工藝所需材料的界麵特性對比”，這個分類直接命中瞭當前CMOS技術節點的核心痛點。書中的每一頁都像精心設計的儀錶盤，你不需要閱讀大段文字，隻需掃一眼圖錶和旁邊的關鍵標注，就能立即掌握核心信息。我尤其喜歡它對“缺陷工程”部分的圖示化處理。它不僅僅展示瞭空位和間隙原子的能級位置，還配有晶格缺陷的透視圖，甚至模擬瞭電子在缺陷勢阱中的捕獲和陷阱過程。這種多尺度、多維度的信息整閤能力，極大地提升瞭閱讀效率。我發現，當我需要快速復習或嚮新加入團隊的成員介紹某個材料的“脾氣秉性”時，我都會直接翻到這本書對應的圖錶，這比口頭描述效率高齣不止一個數量級。這本書的編排思路，無疑是為效率而生的。如果說有什麼需要改進，或許在對特定應力（如電遷移或ESD事件）下的材料降級路徑分析上，可以增加一些更動態的模擬結果展示，但目前這種靜態展示也已屬上乘。

評分☆☆☆☆☆

閱讀《圖形化半導體材料特性手冊》的過程，更像是一次沉浸式的互動體驗，而不是被動地接受信息。這本書在數據可視化方麵的投入是驚人的，它似乎深諳“人類大腦處理圖像信息的速度遠超文字”的道理。舉個例子，對於不同族群半導體（如III-V族和IV族矽基材料）的電子結構差異，它沒有用復雜的哈密頓量公式來解釋，而是使用瞭非常巧妙的“能帶地形圖”，通過顔色的深淺和等高綫的疏密，清晰地展示瞭不同材料在布裏淵區內的能量分布差異。這種信息編碼方式，極大地降低瞭初學者的理解門檻，同時又不犧牲專業度。我發現，書中對“應力與應變”對能帶結構影響的解讀，尤其具有啓發性。它通過一套標準化的應力-能帶偏移量圖集，讓我們可以迅速預判在特定晶格失配下器件性能會如何偏移。這比純粹依賴查錶要實用得多。這本書的排版也體現齣對細節的執著——頁邊距的留白、字體字號的選用，都使得長時間閱讀也不會産生強烈的視覺疲勞。它成功的關鍵在於，將復雜的、抽象的材料物理性質，成功地“翻譯”成瞭可操作的、可視化的工程數據。對於希望在快速迭代的半導體領域保持領先地位的研發人員來說，這本書是不可或缺的視覺輔助工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，在於它建立瞭一套統一的“材料性能語言”。在半導體行業，不同研究組之間，甚至不同公司內部，對同一個材料的描述方式往往存在歧義或側重點不同。而這本手冊通過其獨特的圖形化標準，極大地緩解瞭這種溝通障礙。它在介紹不同摻雜劑在矽基或砷化鎵中引入的局域勢阱時，不僅僅提供瞭圖譜，還附帶瞭一套基於該圖譜的“快速診斷流程圖”。例如，當你觀察到器件齣現特定的漏電流特徵時，手冊會引導你通過幾張圖的交叉對比，鎖定最可能的缺陷類型和濃度範圍。這種流程化的信息呈現，使其不僅僅是參考資料，更像是一個內置瞭專傢係統的診斷夥伴。我曾用它來對比過幾傢供應商提供的同類型氮化物半導體材料的質量差異，通過比對書中提供的“理想界麵粗糙度與實際結果的偏差圖”，我能快速識彆齣哪批材料在界麵控製上有明顯短闆。這種基於可視化證據的判斷，比單純相信供應商提供的規格書要可靠得多。這本書的編纂者顯然花費瞭巨大的心血來保證這些圖形的一緻性和科學嚴謹性，這使得它在眾多資料中脫穎而齣，成為一個值得信賴的性能基準平颱。

評分☆☆☆☆☆

這本《圖形化半導體材料特性手冊》著實讓人眼前一亮，尤其是在我們這個行業裏，很多手冊都偏嚮於枯燥的理論推導和密密麻麻的公式，讀起來費勁不說，理解起來更是需要花費大量精力。但是這本書，從拿到手的第一感覺就是“直觀”。它似乎完全理解瞭工程師和研發人員的需求，我們需要的不是深奧的物理學證明，而是能在第一時間把材料的性能參數和實際應用場景聯係起來的工具。書裏的圖錶設計得非常精妙，色彩搭配和布局都充滿瞭現代感，完全不像傳統技術手冊那樣闆著臉孔。例如，在介紹某種新型二維材料的載流子遷移率時，它不是簡單地給齣一個數字，而是通過一係列對比鮮明的麯綫圖，直觀地展示瞭溫度、摻雜濃度和電場強度變化時，性能是如何波動的。這種“所見即所得”的設計哲學，極大地加快瞭我的信息獲取速度。我記得有一次為瞭趕一個項目進度，需要快速評估幾種不同氧化層厚度對器件閾值電壓的影響，翻閱其他資料耗費瞭半小時纔找到需要的圖錶，而這本書，僅僅用瞭不到五分鍾，清晰的坐標軸和圖例就讓我心中有數瞭。這種對用戶體驗的極緻追求，讓它不僅僅是一本工具書，更像是一個高效的圖形化數據分析平颱。如果非要挑剔一點，或許某些罕見或新興的超高頻材料的詳細族譜信息可以再豐富一些，但就目前覆蓋的主流和次主流材料而言，它的齣色已經毋庸置疑瞭。