Springer手册精选系列·电子与光子材料手册（第1册）：电子与光子材料基础性质（影印版） [Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials] pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

《Springer手册精选系列·电子与光子材料手册（第1册）：电子与光子材料基础性质（影印版）》是一部关于电子和光子材料的综合论述专著，每一章都是由该领域的专家编写的。《Springer手册精选系列·电子与光子材料手册（第1册）：电子与光子材料基础性质（影印版）》针对于大学四年级学生或研究生、研究人员和工作在电子、光电子、光子材料领域的专业人员。书中提供了必要的背景知识和内容广泛的更新知识。每一章都有对内容的一个介绍，并且有许多清晰的说明和大量参考文献。清晰的解释和说明使手册对所有层次的研究者有很大的帮助。所有的章节内容都尽可能独立。既有基础又有前沿的章节内容将吸引不同背景的读者。本手册特别重要的一个特点就是跨学科。例如，将会有这样一些读者，其背景是学化学工程的，工作在半导体工艺线上，而想要学习半导体物理的基础知识；一学历是物理学的另外一些读者需要尽快更新材料科学的新概念，例如，液相外延等。只要可能，《Springer手册精选系列·电子与光子材料手册（第1册）：电子与光子材料基础性质（影印版）》尽量避免采用复杂的数学公式，论述将以半定量的形式给出。手册给出了名词术语表（Glossary of Defining Terms），可为读者提供术语定义的快速查找——这对跨学科工具书来说是必须的。

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精彩书评

　　施普林格的手册一贯全面阐述基础理论，提供可靠的研究方法和关键知识以及大量的参考文献，介绍新的应用实例，前瞻学科的发展方向。手册作者多为世界首席专家或知名学者。手册具有极大的实用性，其表格、图示、索引等更增加了它的使用价值。
　　——《Springer手册精选系列》推荐委员会

目录

缩略语
引言
1 电子和光电子材料背景
1.1 前期
1.2 硅时代
1.3 化合物半导体
1.4 从法拉第到今天
参考文献
PartA 基本特性

2 金属和半导体中的导电体
2.1 基本原理：漂移速度、迁移率和电导率
2.2 马苇定则
2.3 金属的电阻率
2.4 固溶体和诺德海姆定则
2.5 半导体中载流子散射
2.6 玻耳兹曼传导方程
2.7 多晶薄膜电阻率
2.8 非均匀介质、等效介质近似
2.9 霍尔效应
2.10 高电场传输
2.11 雪崩
2.12 二维电子气
2.13 一维电导率
2.14 量子霍尔效应
参考文献

3 电子材料的光特性：基本原理与特性描述
3.1 光常量
3.2 折射率
3.3 光吸收
3.4 薄膜光学
3.5 光材料
参考文献

4 电子材料的磁特性
4.1 传统磁学
4.2 非传统磁学
参考文献

5 单晶硅的缺陷
5.1 本征点缺陷聚集的工艺影响
5.2 本征点缺陷的热物理特性
5.3 本征点缺陷聚合物
5.4 OSF环的形成
参考文献

6 半导体中的扩散
6.1 基本概念
6.2 扩散机理
6.3 扩散机制
6.4 内建电场
6.5 扩散系数的测量
6.6 半导体中的氢
6.7 Ⅳ族半导体组的扩散
6.8 Ⅲ—Ⅴ族化合物的扩散
6.9 Ⅱ—Ⅵ族化合物的扩散
6.10 结论
6.11 课外读物和参考文献
参考文献

7 材料中的光导率研究
8 半导体界面电子特性
9 无序材料电荷传输
10 介电响应
11 离子传导与应用

前言/序言

Springer手册精选系列·电子与光子材料手册（第1册）：电子与光子材料基础性质（影印版） 前言 电子与光子材料是现代科技发展的基石，它们在信息技术、能源、医疗、国防等诸多领域扮演着至关重要的角色。从微电子器件的集成电路到先进的光学传感器，再到下一代显示技术和通信系统，这些材料的性能和创新直接驱动着技术的进步和产业的革新。理解电子与光子材料的基础性质，是深入研究和开发这些材料，并将其转化为实际应用的关键。 《 Springer手册精选系列·电子与光子材料手册（第1册）：电子与光子材料基础性质》正是为了满足这一需求而精心编纂。本书汇集了全球顶尖科学家和研究人员在电子与光子材料领域最前沿的研究成果和深刻洞见，重点聚焦于这些材料最根本、最核心的基础性质。本书的目标是为从事相关领域研究、开发和应用的工程师、科学家、学生提供一个权威、全面、深入的参考工具。 本书的影印版形式，忠实呈现了原作的精髓，为读者提供了原汁原味的学术体验。它不仅仅是一本技术手册，更是对该领域 foundational knowledge 的一次系统梳理和权威解读，为读者构建起坚实的理论基础，并指引其探索更广阔的研究天地。 本书内容概述 本册作为“ Springer手册精选系列·电子与光子材料手册”的开篇之作，其核心内容在于深入剖析电子与光子材料的基础物理与化学性质。这些性质是理解和设计新型材料、优化现有器件性能的根本依据。本书旨在提供一个全面、系统且深入的视角，帮助读者理解材料在微观层面如何与电场和光场相互作用，并在此基础上探讨其宏观性能的体现。 第一部分：电子传输性质 电子在材料中的传输是电子器件工作的核心。本部分深入探讨了不同类型材料的电子传输机制，包括： 半导体材料的能带理论： 详细阐述了导体、半导体和绝缘体之间的区别，重点介绍了晶体材料的能带结构、导带、价带、费米能级以及禁带宽度等关键概念。理解能带结构是掌握半导体电学性质的基础，本书通过详尽的理论推导和示意图，帮助读者清晰地认识不同半导体材料（如硅、锗、III-V族化合物半导体、II-VI族化合物半导体等）的能带特性及其对载流子类型、浓度和迁移率的影响。 载流子动力学： 深入研究了自由电子和空穴在材料中的运动规律，包括漂移、扩散、复合等过程。本书详细介绍了各种散射机制（如声子散射、杂质散射、缺陷散射）对载流子迁移率的影响，并探讨了在外加电场和浓度梯度作用下载流子的动态行为。对于量子限制效应（如量子阱、量子线、量子点）在小尺寸材料中的出现及其对载流子动力学的影响，本书也进行了深入的分析，这对于理解微纳电子器件的性能至关重要。 电导率与电阻率： 详细讨论了影响材料电导率和电阻率的关键因素，如载流子浓度、迁移率、温度、掺杂水平以及晶体缺陷等。本书提供了计算和测量这些参数的方法，并分析了不同材料在不同条件下的电导行为，例如金属的恒定电导率、半导体的温度依赖性以及绝缘体的极低电导率。 介电性质： 介绍了材料在外加电场作用下如何响应，包括电容、介电常数、电滞回线以及介电损耗等概念。本书阐述了不同介电材料（如氧化物、氮化物、聚合物）的极化机制，以及它们在储能、绝缘和信号传输等应用中的作用。对于铁电材料和压电材料的特殊介电行为，本书也给予了详尽的介绍。 输运现象与器件应用： 将基础的电子传输性质与实际的器件应用联系起来。例如，在半导体器件中，载流子传输的特性直接决定了晶体管的开关速度、漏电流以及击穿电压。本书通过具体的例子，如PN结的载流子扩散和漂移、MOSFET中的场效应控制载流子输运等， ilustra 了基础理论如何指导器件的设计和优化。 第二部分：光物理与光电子性质 光与物质的相互作用是光子材料和光电子器件的核心。本部分专注于材料的光物理和光电子特性，包括： 光学吸收与透射： 详细分析了光子与材料内部电子能级之间的相互作用，解释了材料对光的吸收和透射机制。本书讨论了各种吸收机制，如本征吸收、缺陷吸收、掺杂吸收以及自由载流子吸收，并分析了光学带隙、吸收系数等关键参数。对于透明材料、半透明材料和不透明材料的区分，以及如何通过材料设计来控制其光学透过率，本书提供了深入的见解。 光致发光与电致发光： 探讨了材料在吸收光子后，通过电子跃迁发光的过程。本书详细介绍了荧光和磷光现象，分析了发光效率、发光光谱等关键参数，并阐述了不同发光材料（如有机染料、量子点、稀土掺杂材料）的发光机理。对于电致发光材料在LED和OLED中的应用，本书提供了详尽的分析，解释了电场如何驱动载流子复合并产生光。 光电导效应： 阐述了材料在光照下电导率发生变化的现象，这是许多光电探测器和传感器的基本原理。本书分析了光生载流子是如何产生的，以及它们如何影响材料的电导率，并探讨了不同材料的光电导响应速度和灵敏度。 光伏效应： 深入研究了材料在光照下产生电动势的现象，这是太阳能电池的核心工作原理。本书详细解释了PN结或肖特基结在光照下的载流子分离和收集过程，并分析了光电转换效率、开路电压、短路电流等关键参数。对于不同类型太阳能电池材料（如硅、薄膜太阳能电池、有机太阳能电池）的光伏特性，本书提供了深入的比较和分析。 非线性光学效应： 介绍了材料在强光照射下表现出的非线性光学响应，如二次谐波产生、三次方非线性效应等。本书阐述了非线性光学现象的物理机理，并分析了其在光通信、光计算和激光技术等领域的潜在应用。 光与物质的耦合： 探讨了如何在材料中实现高效的光与物质之间的能量交换和信息传递。这包括对光波导、光栅耦合、表面等离激元共振等现象的深入分析，它们是构建集成光电子器件和光子集成电路的关键。 第三部分：结构与热学性质 材料的微观结构和热学性质对其电子和光子性能具有直接的影响。本部分关注： 晶体结构与缺陷： 详细介绍了不同晶体结构（如立方、六方、四方）对材料电子和光子性质的影响。本书还探讨了各种晶体缺陷（如空位、间隙原子、位错、晶界）如何作为散射中心影响载流子输运，或作为发光中心影响光学性质。对于非晶态材料和纳米晶材料的特殊结构特点及其带来的性能变化，本书也进行了讨论。 界面与表面效应： 界面和表面是材料与外界相互作用的关键区域，它们对材料的电子和光子行为有着显著的影响。本书分析了不同材料界面（如异质结、金属-半导体界面）的能带对齐、载流子注入与传输，以及表面态对材料性能的影响。对于纳米材料，表面效应往往更加突出，本书也给予了关注。 热学性质： 探讨了材料的热导率、热容、热膨胀系数等热学参数，以及它们如何影响材料的电学和光学性能，尤其是在高功率器件和高密度集成电路中。例如，良好的热导率可以有效地将器件产生的热量散发出去，防止过热导致性能下降或损坏。 目标读者 本书面向广泛的读者群体，包括但不限于： 材料科学家和工程师： 致力于新型电子和光子材料的设计、合成、表征和器件开发的研究人员。 电气工程师和光学工程师： 在微电子、光电子、光通信、显示技术、传感器等领域工作的工程师，需要深入理解材料基础性质以优化产品性能。 物理学家： 对固体物理、凝聚态物理、半导体物理和光学有深入研究兴趣的学者。 化学家： 专注于功能材料开发和化学合成的科研人员。 研究生和高年级本科生： 学习电子科学与技术、材料科学与工程、物理学、光学工程等相关专业的学生。 结语 《 Springer手册精选系列·电子与光子材料手册（第1册）：电子与光子材料基础性质》是一部不可多得的学术资源。它以严谨的科学态度、详实的理论分析和丰富的图表例证，为读者构建起对电子与光子材料基础性质的深刻认知。无论您是行业专家还是初学者，本书都将是您探索这一激动人心领域的宝贵伙伴，帮助您理解过去、洞察现在、展望未来，并在不断发展的科技浪潮中，掌握核心的关键知识。这本书提供了一个坚实的起点，为进一步深入研究和应用电子与光子材料铺平了道路。