　　《电子材料与器件原理(第3版)下册：应用篇》全面而系统地阐述了电子材料与器件的基础理论和各类功能材料与器件的原理和性能。全书分为上、下两册：上册为理论篇，主要阐述电子材料与器件涉及的基础理论。内容包括材料科学基础概论、固体中的电导和热导、量子物理基础和现代固体理论；下册为应用篇，主要讨论各种功能材料与器件的原理与性能，内容包括半导体、半导体器件、电介质材料与绝缘、磁性与超导性、材料的光学特性等专题。《电子材料与器件原理(第3版)下册：应用篇》适合作为高等院校电子科学与工程、电气科学与工程、材料科学、应用物理、计算机、信息处理、自动控制等相关学科的高年级本科生或研究生的专业课程教材，也可作为相关领域的科学家、工程师和高校师生的参考用书。

作者简介

　　萨法·卡萨普（S．O．Kasap），是加拿大萨斯喀彻温大学（University of Saskatchewan）电气工程系教授以及加拿大电子材料与器件首席科学家（Canada Research Chair）。他于1976年、1978年和1983年在伦敦大学帝国理工学院（Imperial College of Science。Technology and Medicine，University of London）分别获得学士、硕士和博士学位。1 996年，他因对电气工程中的材料科学的研究所做出的贡献获得伦敦大学理学（工学）博士学位。他是英国电气工程师学会（IEE）、英国物理学会和英国材料学会的会士。

内页插图

译者序
前言
下册(应用篇)目录
第5章半导体
5.1 本征半导体
5.1.1 硅晶体与能带图
5.1.2 电子与空穴
5.1.3 半导体的电导
5.1.4 电子与空穴的浓度
5.2 非本征半导体
5.2.1 n型掺杂
5.2.2 p型掺杂
5.2.3 补偿掺杂
5.3 电导率与温度的关系
5.3.1 载流子浓度与温度的关系
5.3.2 漂移迁移率及其与温度和杂质的关系
5.3.3 电导率与温度的关系
5.3.4 简并半导体与非简并半导体
5.4 复合与少数载流子注入
5.4.1 直接复合与间接复合
5.4.2 少数载流子寿命
5.5 扩散方程、电导方程与无规则运动
5.6 连续方程
5.6.1 与时间有关的连续方程
5.6.2 稳态连续方程
5.7 光吸收
5.8 压阻性
5.9 肖特基结
5.9.1 肖特基二极管
5.9.2 肖特基太阳能电池
5.10 欧姆接触与热电制冷机
5.11 直接带隙与间接带隙的半导体
5.12 间接复合
5.13 非晶态半导体

第6章半导体器件
6.1 理想pn结
6.1.1 无偏压：开路
6.1.2 正偏：扩散电流
6.1.3 正偏：复合和总电流
6.1.4 反向偏压
6.2 pn结能带图
6.2.1 开路
6.2.2 iE偏和反偏
6.3 pn结的耗尽层电容
6.4 扩散(存储)电容和动态电阻
6.5 反向击穿：雪崩击穿和齐纳击穿
6.5.1 雪崩击穿
6.5.2 齐纳击穿
6.6 双极晶体管
6.6.1 共基极直流特性
6.6.2 共基极放大器
6.6.3 共射极直流特性
6.6.4 低频小信号模型
6.7 结型场效应晶体管
6.7.1 基本原理
6.7.2 JFET放大器
6.8 金属氧化物半导体场效应晶体管
6.8.1 场效应和反型
6.8.2 增强型MOSFET
6.8.3 阈值电压
6.8.4 离子注入M0s晶体管和多晶硅栅
6.9 光发射二极管
6.9.1 LED原理
6.9.2 异质结高亮度LED
6.9.3 LED特性
6.10 太阳能电池
6.10.1 光伏器件原理
6.10.2 串联和分流电阻
6.10.3 太阳能电池材料、器件和效率
6.11 pin二极管、光电二极管和太阳能电池
6.12 半导体光放大器和激光器

第7章电介质材料和绝缘
7.1 物质极化和相对电容率
7.1.1 相对电容率：定义
7.1.2 电偶极矩和电子极化
7.1.3 极化矢量P
7.1.4 局域场和克劳休斯一莫索提方程
7.2 电子极化：共价固体
7.3 极化机制
7.3.1 离子极化
7.3.2 偶极取向极化
7.3.3 界面极化
7.3.4 总极化
7.4 频率依赖性：介电常数和介电损耗
7.4.1 介电损耗
7.4.2 德拜方程、科尔一科尔图和串联等效电路
7.5 高斯定律和边界条件
7.6 击穿场强和绝缘击穿
7.6.1 击穿场强：定义
7.6.2 电介质击穿和局部放电：气体
7.6.3 电介质击穿：液体
7.6.4 电介质击穿：固体
7.7 用于电容器的电介质材料
7.7.1 常用电容器结构
7.7.2 电介质：比较
7.8 压电性、铁电性和热释电性
7.8.1 压电性
7.8.2 压电性：石英谐振器和滤波器
7.8.3 铁电和热释电晶体
附加专题
7.9 电位移和去极化电场
7.10 局域电场和洛伦兹方程
7.11 偶极子极化
7.12 离子极化和介电响应
7.13 复合电介质和非均匀电介质
术语解释
习题

第8章磁性和超导性
8.1 物质的磁化
8.1.1 磁偶极矩
8.1.2 原子磁矩
8.1.3 磁化矢量M
8.1.4 磁化场或磁场强度H
8.1.5 磁导率与磁化率
8.2 磁性材料分类
8.2.1 抗磁性
8.2.2 顺磁性
8.2.3 铁磁性
8.2.4 反铁磁性
8.2.5 亚铁磁性
8.3 铁磁性起源和交换相互作用
8.4 饱和磁化与居里温度
8.5 磁畴：铁磁材料
8.5.1 磁畴
8.5.2 磁晶各向异性
8.5.3 畴壁
8.5.4 磁致伸缩
8.5.5 畴壁运动
8.5.6 多晶材料及其M—H特性
8.5.7 去磁
8.6 软磁与硬磁材料
8.6.1 定义
8.6.2 初始和最大磁导率
8.7 软磁材料：例子和应用
8.8 硬磁材料：例子和应用
8.9 超导性
8.9.1 零电阻与迈斯纳效应
8.9.2 I类和Ⅱ类超导体
8.9.3 临界电流密度
8.10 超导性的起源
附加的专题
8.1 1能带图与磁性
8.1 1.1 泡利自旋顺磁性
8.1 1.2 铁磁性的能带模型
8.1 2各向异性磁阻效应与巨磁阻效应
8.1 3磁存储材料
8.1 4约瑟夫森效应
8.1 5磁通量子化
术语解释
习题

第9章材料的光学特性
9.1 均匀介质中的光波
9.2 折射率
9.3 色散：波长和折射率关系
9.4 群速度和群折射率
9.5 磁场：辐射和坡印廷矢量
9.6 斯涅耳定律和全内反射
9.7 菲涅耳方程
9.7.1 振幅反射和透射系数
9.7.2 强度、反射系数和透射系数
9.8 复折射率和光吸收
9.9 晶格吸收
9.10 带一带吸收
9.11 介质的光散射
9.12 光纤中的衰减
9.13 发光、磷光体和白光LED
9.14 偏振
9.15 光学各向异性
9.15.1 单轴晶体和菲涅耳光率体
9.15.2 方解石的双折射
9.15.3 二向色性
9.16 双折射延迟片
9.17 旋光效应和圆偏振双折射
附加的专题
9.18 电光效应
术语解释
习题
附录A 布喇格衍射定律与X射线衍射
附录B 通量、光通量和辐射亮度
附录C 主要符号和缩写
附录D 元素特性(氢至铀)
附录E 一些常数和有用的资料

精彩书摘

　　下册（应用篇）目录
　　第5章半导体
　　本章中我们将对本征与非本征半导体的性质建立基本的认识。尽管我们讨论的大部分内容和实例是基于Si材料，但其思想适用于Ge材料和GaAs，InP以及其它化合物半导体。我们所说的本征硅是指理想的、无缺陷的硅单晶，它没有任何的杂质或晶体缺陷（例如位错和晶粒边界）。因此，该晶体中的硅原子以金刚石结构的形式完整地相互键合。在温度高于绝对零度的条件下，晶格中的硅原子将按照一种能量分布产生振动。尽管这种振动的平均能量至多为3kT，振动的硅原子并不能破坏它们之间的键合，但某些区域的少数晶格振动仍然可以具有足够的能量使硅原子之间的键合断裂。一个键一旦被破坏，就会产生一个“自由电子”，它在晶体中作无规则运动，在电场的作用下能参与导电。这个破坏的键失去了一个电子，因而该处带正电；由于失去电子而在键中留下的空位被称为空穴。邻近键的电子能容易地隧穿到这个断键并填充空穴，于是有效地产生了空穴向隧穿电子原来地方的转移。因此，通过邻近键的电子的隧穿，空穴也可以自由地在晶体中作无规则运动，也可以在外加电场作用下参与电导。在本征半导体中，热激发产生的电子数等于空穴数（断裂的价键数）。在非本征半导体中，半导体添加了杂质，杂质可以提供额外的电子或空穴。例如在Si中掺砷（As），每个砷原子起施主的作用，为晶体提供一个自由电子。因为这些电子不是来自断裂的键，电子与空穴的数目在非本征半导体中是不相等的，本例中掺砷的Si将具有过量的电子。这种硅晶体称为n型Si，因为导电主要是由电子的运动产生的。如果掺杂（例如掺硼）而使空穴的浓度超过电子的浓度，也可以得到P型si。

前言/序言

　　近年来，随着电子信息技术的飞速发展，电子器件正向小型化、集成化和多功能化方向发展，新型电子材料与器件的研究因而十分活跃。电子材料与器件主要包括半导体材料与器件、功能电介质材料与器件、磁性材料与器件、光电子材料与器件等，在电子信息技术产业中占据着主导地位，对社会、经济和国防建设发展产生着巨大的影响。
　　以硅材料和硅技术为代表的半导体材料与器件自1947年第一只晶体管发明以来，取得了令人瞩目的飞速进展，为计算机和网络技术的革命与进步奠定了重要基础。目前集成电路90nm和65nm工艺已趋成熟，随着高k栅介质材料与技术的研究开发与应用，45nm工艺时代也已来临，采用45nm高k金属栅极晶体管技术生产的高端处理器芯片最大集成了8．2亿个晶体管，相比65nm工艺实现了更快的晶体管切换速度、更高的内核速度、更低的功耗和更高的集成度，未来集成电路的特征尺寸预计将达到10nm的极限。功能电介质材料具有电、磁、光、热及其耦合的机电、磁电、电光等丰富多样的功能，基于功能电介质材料的电子元器件的发展极大地促进了现代信息和电子技术的进步，例如上世纪20年代中叶，Ni-Zn、Mn-Zn铁氧体的发现，引导了电感线圈器件的变革，使电话和无线电技术进入了新的阶段；“二战”期间发明的高介电BaTiO3基陶瓷，使得电容器及相关技术产生了变革，形成了规模庞大的电子元件产业；压电陶瓷材料的发展深刻地改变了包括传感器技术、超声技术、表面波通信技术、精密定位技术等一系列工业技术；小型化的氧化物陶瓷微波元器件的出现使当今无线移动通信得以飞速增长。
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