基本信息
书名：图形化半导体材料特性手册
定价：118.00元
作者：季振国著
出版社：科学出版社
出版日期：2013-11-01
ISBN：9787030390103
字数：490000
页码：357
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.4kg
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内容提要
电子信息材料是发展极为迅速的一类材料，但是缺少相关的特性手册。已有的类似书籍要不数据量少，要不数据陈旧，满足不了读者的需要。本书收集了大量的已经发表的实验数据，结合作者多年来的实验数据，编写了这部手册。为了便于读者进行数据处理和比较，作者操作性地把收集到的实验数据通过数值化手段转换为数据文件，便于读者进行各种数据处理。手册数据量大，特性齐全，非常适合相关领域的科技工作者和研究生使用。
目录
作者介绍
文摘
序言
《精微之境：半导体材料的奥秘与应用》 内容简介： 本书旨在为读者揭示半导体材料的深邃世界，从其微观结构到宏观性能，再到广泛的应用领域，提供一个全面而深入的探索。我们将深入探究半导体材料的电子特性，阐释其为何能在现代科技中扮演如此至关重要的角色。通过对不同类型半导体材料的详尽剖析，读者将能够理解它们在电子器件制造中的关键作用，以及它们如何驱动着信息时代的飞速发展。 第一章：半导体材料的基石——原子结构与电子理论 原子世界的量子律动： 本章将从原子层面的基本原理入手，介绍电子在原子核外轨道的分布规律，以及量子力学如何描述这些微观粒子的行为。我们将聚焦于半导体材料特有的价电子层，阐述其电子排布的独特性。 晶体结构的美学与物理： 深入探讨半导体材料的晶体结构，如硅、锗、砷化镓等，它们如何通过周期性的原子排列形成稳定而有序的晶格。我们将解析不同晶面、晶向对材料性能的影响，并介绍X射线衍射等表征技术在分析晶体结构中的应用。 能带理论的哲学： 引入能带理论这一核心概念，解释电子在晶体中能量的离散化现象，形成价带、导带以及禁带。清晰地阐述导带和价带之间的能隙宽度，是区分导体、绝缘体和半导体的根本依据。我们将详细讲解不同半导体材料的能带结构图，并初步探讨掺杂对能带的影响。 电子与空穴的舞蹈： 深入剖析半导体中的载流子——自由电子和空穴。解释它们是如何在一定条件下产生的（如热激发、光激发），以及它们如何作为电荷的载体参与导电过程。我们将介绍载流子浓度、迁移率等关键参数，以及它们对材料导电性能的影响。 第二章：半导体材料的“基因改造”——掺杂技术与载流子调控 外延生长的艺术： 介绍多种半导体材料的外延生长技术，如化学气相沉积（CVD）、分子束外延（MBE）等。重点讲解这些技术如何实现对材料成分、厚度、掺杂浓度的高度精确控制，为制造高性能器件奠定基础。 引入杂质，改变命运： 详细阐述掺杂（Doping）的概念，以及它是如何通过引入特定的杂质原子来改变本征半导体导电特性的。我们将区分N型半导体（电子作为多数载流子）和P型半导体（空穴作为多数载流子）的形成机理，并介绍常用的掺杂元素及其在硅、锗等材料中的掺杂方式。 掺杂浓度与性能的权衡： 探讨不同掺杂浓度对材料电阻率、载流子寿命、迁移率等参数的影响。我们将分析过掺杂和欠掺杂带来的不同后果，并强调在器件设计中实现精确的掺杂浓度控制是多么重要。 复合机制的演化： 介绍半导体材料中载流子复合的几种主要机制，如辐射复合、俄歇复合、陷阱辅助复合等。理解这些复合过程对于提高器件效率、延长载流子寿命至关重要。 第三章：半导体材料的“性格测试”——关键物理参数的测量与表征 导电性能的量化： 详细介绍测量半导体材料电阻率的方法，如四探针法、范德堡法等。讲解如何通过测量电阻率来评估材料的纯度、掺杂均匀性以及载流子浓度。 载流子的“活力”： 深入探讨迁移率的测量方法，如霍尔效应测量。解释迁移率对于半导体器件速度和性能的重要性，以及影响迁移率的因素，如晶格散射、杂质散射等。 能量的“门槛”： 介绍测量半导体禁带宽度的方法，如吸收光谱法、光致发光法等。阐述禁带宽度对于材料光学和电子特性的决定性影响。 界面世界的探秘： 讲解半导体异质结界面特性测量的重要性，如肖特基结、PN结的电容-电压（C-V）测量，以及界面态的表征方法。理解界面特性对于多层结构器件的性能至关重要。 表面与形貌的审视： 介绍多种表面分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等。这些技术能够帮助我们观察材料的微观形貌、晶界、缺陷等，为理解材料性能提供直观证据。 第四章：种类繁多的半导体家族——从硅基到宽禁带材料 硅——现代电子的基石： 深入剖析硅（Si）作为最重要、应用最广泛的半导体材料的特性。从其丰富的地壳储量、成熟的工艺技术，到其在集成电路、太阳能电池等领域的统治地位。 锗——历史的先驱与新生的力量： 回顾锗（Ge）作为早期半导体材料的历史地位，并探讨其在特定领域的应用，如高温器件、红外探测器等。 化合物半导体的辉煌： 重点介绍III-V族化合物半导体，如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等。阐述它们优异的电子迁移率和光电特性，以及在高速通信、光电器件、LED照明等领域的关键作用。 II-VI族与氮化物半导体： 介绍II-VI族化合物半导体，如硫化镉（CdS）、硒化锌（ZnSe）等，及其在光电转换、发光器件中的应用。特别关注氮化物半导体（如氮化镓GaN），其在蓝色LED、高频高功率器件等领域的革命性突破。 碳化硅——高温与高压的勇士： 深入探讨碳化硅（SiC）作为一种宽禁带半导体材料的优越性能。重点分析其在高温、高压、高频工作环境下的稳定性，以及在电力电子、电动汽车等领域的巨大潜力。 氧化物半导体的新星： 介绍近年来备受关注的氧化物半导体，如氧化锌（ZnO）、氧化铟锡（ITO）等。分析它们的透明导电特性、宽禁带特性，以及在柔性电子、透明显示等领域的应用前景。 第五章：半导体材料的“杰作”——器件原理与制造工艺 PN结的奇迹： 详细解释PN结的形成原理、能带弯曲、内建电场以及在外加电场下的特性（正向导通、反向截止）。这是构成所有半导体器件的基础。 二极管——电流的单向阀门： 介绍不同类型的二极管，如整流二极管、稳压二极管、发光二极管（LED）、肖特基二极管等，阐述其工作原理和应用。 晶体管——电子世界的“开关”与“放大器”： 深入剖析双极结型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的工作原理。重点讲解MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）的结构、工作模式（增强型、耗尽型）以及其在现代集成电路中的核心地位。 集成电路的“智慧”： 简述集成电路（IC）的制造工艺流程，包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、扩散、离子注入等关键步骤。解释这些工艺如何将数以亿计的晶体管和其它电子元件集成到一块芯片上。 光电器件的“对话”： 探讨光电探测器（如光电二极管、光电导管）如何将光信号转换为电信号，以及太阳能电池如何将光能转换为电能。介绍半导体激光器如何产生相干光。 新型器件的探索： 简要介绍一些前沿的半导体器件，如忆阻器、量子点器件、二维材料器件（如石墨烯、过渡金属硫化物）等，展望它们在未来电子技术中的可能应用。 第六章：半导体材料的未来——挑战与展望 摩尔定律的边界与突破： 讨论摩尔定律的物理极限，以及半导体行业为应对这一挑战所做的努力，包括新材料、新结构、新工艺的研发。 绿色电子与可持续发展： 探讨半导体材料在环境保护和可持续发展中的作用，如高效能源转换材料、低功耗器件等。 人工智能与大数据驱动的材料设计： 介绍计算材料学、机器学习等先进技术在加速半导体材料发现和优化过程中的应用。 量子计算的曙光： 简述半导体材料在构建量子计算机中的潜力，以及量子信息科学带来的颠覆性影响。 跨学科融合的趋势： 强调半导体材料科学与物理学、化学、工程学、计算机科学等学科的深度融合，共同推动科技进步。 本书不仅是一本技术手册，更是一次对微观世界精妙设计的致敬，一次对人类智慧不断突破边界的讴歌。通过对半导体材料深入浅出的讲解，我们希望能够激发读者对科学探索的兴趣，并为相关领域的学习者和研究者提供有价值的参考。
我特别关注了书中关于“材料缺陷与可靠性”这一章节的论述。这部分内容的处理，可以说是全书的亮点之一。作者没有将缺陷仅仅视为需要消除的“杂质”，而是将其视为影响材料本征特性的重要组成部分。他详细分析了热激活过程中的缺陷能级如何影响器件的寿命和工作稳定性，特别是对于光电转换效率的长期衰减机制，提供了深入的见解。书中对缺陷的表征技术，例如深能级瞬态光谱（DLTS）的数据解读，也写得非常到位，将原本枯燥的谱图分析，转化为对材料内部物理状态的直观洞察。这种将“制造过程中的遗憾”与“最终产品性能”紧密联系起来的分析视角，体现了作者深厚的工程实践经验，让我对未来设计更具鲁棒性的半导体产品充满了信心。