半导体物理性能手册 第2卷(下) (日)足立贞夫 9787560345178 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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日足立贞夫 著

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出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560345178

商品编码：29379350803

包装：平装

出版时间：2014-04-01

基本信息

书名：半导体物理性能手册 第2卷(下)

定价：248.00元

作者：(日)足立贞夫

出版社：哈尔滨工业大学出版社

出版日期：2014-04-01

ISBN：9787560345178

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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足立贞夫编著的《半导体物理性能手册(第2卷下 )/Springer手册精选原版系列》介绍了各族半导体、化合物半导体的物理性能，包括： Structural Properties结构特性 Thermal Properties热学性质 Elastic Properties弹性性质 Phonons and Lattice Vibronic Properties 声子与晶格振动性质 Collective Effects and Related Properties集体效应及相关性质 Energy-Band Structure：Energy-Band Gaps 能带结构：能带隙 Energy—Band Structure：Electron and Hole Effective Masses能带结构：电子和空穴的有效质量 Electronic Deformation Potential电子形变势 Electron Affinity and Schottky Barrier Height电子亲和能与肖特基势垒高度 Optical Properties光学性质 Elastooptic，Electrooptic， andNonlinearOptical Properties弹光、电光和非线性光学性质 Carrier Transport Properties载流子输运性质 《半导体物理性能手册(第2卷下)/Springer手册精选原版系列》适用对象包括材料、微电子学、电子科学与技术等专业的本科生和研究生，以及从事半导体研究的专业人员。

目录

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Preface
Acknowledgments
Contents of Other Volumes
10 Wurtzite Gallium Nitride (a-GaN)
10.1 Structural Properties
10.1.1 Ionicity
10.1.2 Elemental Isotopic Abundance and Molecular Weight
10.1.3 Crystal Structure and Space Group
10.1.4 Lattice Constant and Its Related Parameters
10.1.5 Structural Phase Transition
10.1.6 Cleavage Plane
10.2 Thermal Properties
10.2.1 Melting Point and Its Related Parameters
10.2.2 Specific Heat
10.2.3 Debye Temperature
10.2.4 Thermal Expansion Coefficient
10.2.5 Thermal Conductivity and Diffusivity
10.3 Elastic Properties
10.3.1 Elastic Constant
10.3.2 Third-Order Elastic Constant
10.3.3 Young's Modulus, Poisson's Ratio, and Similar
10.3.4 Microhardness
10.3.5 Sound Velocity
10.4 Phonons and Lattice Vibronic Properties
10.4.1 Phonon Dispersion Relation
10.4.2 Phonon Frequency
10.4.3 Mode Gruneisen Parameter
10.4.4 Phonon Deformation Potential
10.5 Collective Effects and Related Properties
10.5.1 Piezoelectric Constant
10.5.2 Frohlich Coupling Constant
10.6 Energy-Band Structure: Energy-Band Gaps
10.6.1 Basic Properties
10.6.2 E0-Gap Region
10.6.3 Higher-Lying Direct Gap
10.6.4 Lowest Indirect Gap
10.6.5 Conduction-Valley Energy Separation
10.6.6 Direct-Indirect-Gap Transition Pressure
10.7 Energy-Band Structure: Electron and Hole Effective Masses
10.7.1 Electron Effective Mass: F Valley
10.7.2 Electron Effective Mass: Satellite Valley
10.7.3 Hole Effective Mass
10.8 Electronic Deformation Potential
10.8.1 Intravalley Deformation Potential: F Point
10.8.2 Intravalley Deformation Potential: High-Symmetry Points
10.8.3 Intervalley Deformation Potential
10.9 Electron Affinity and Schottky Barrier Height
10.9.1 Electron Affinity
10.9.2 Schottky Barrier Height
10.10 Optical Properties
10.10.1 Summary of Optical Dispersion Relations
10.10.2 The Reststrahlen Region
10.10.3 At or Near the Fundamental Absorption Edge
10.10.4 The Interband Transition Region
10.10.5 Free-CarrierAbsorption and Related Phenomena
10.11 Elastooptic, Electrooptic, and Nonlinear Optical Properties
10.11.1 Elastooptic Effect
10.11.2 Linear Electrooptic Constant
10.11.3 Quadratic Electrooptic Constant
10.11.4 Franz-Keldysh Effect
10.11.5 Nonlinear Optical Constant
10.12 Carrier Transport Properties
10.12.1 Low-Field Mobility: Electrons
10.12.2 Low-Field Mobility: Holes
10.12.3 High-Field Transport: Electrons
10.12.4 High-Field Transport: Holes
10.12.5 Minority-Carrier Transport: Electrons inp-Type Materials
10.12.6 Minority-Carrier Transport: Holes in n-Type Materials
10.12.7 Impact Ionization Coefficient
11 Cubic Gallium Nitride(b-GaN)
12 Gallium Phosphide(Gap)
13 Gallium Arsenide(GaAs)
14 Gallium Antimonide(GaSb)
15 Indium Nitride(InN)
16 Indium Phosphide(InP)
17 Indium Arsendide(InAs)
18 Indium Antimonide(InSb)

作者介绍

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文摘

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序言

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《半导体材料科学与器件应用》 第一卷：晶体结构、缺陷与载流子动力学 前言 半导体材料是现代科技的基石，它们在电子、通信、能源、医疗等诸多领域扮演着不可或缺的角色。从微小的集成电路到庞大的太阳能电池阵列，半导体的应用无处不在，深刻地改变着我们的生活方式和未来发展方向。对半导体材料 fundamental 物理性能的深入理解，是进行新材料设计、器件优化以及前沿技术突破的关键。 本书旨在系统性地阐述半导体材料的物理特性，以期为相关领域的科研人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一本全面、深入、易于理解的参考资料。我们将从材料最基本的属性出发，层层递进，直至复杂的器件行为。全书共分为若干卷，每一卷都聚焦于半导体材料的特定层面，力求在理论深度和实际应用之间取得平衡。 第一卷：晶体结构、缺陷与载流子动力学 本卷是理解半导体材料物理性能的 foundational 篇章。我们将从构成半导体材料的原子层面开始，深入探讨其宏观物理性质是如何由微观结构决定的。 第一章：半导体晶体结构 引言： 晶体是物质存在的常见形式之一，其原子或分子按照特定的空间规律排列，形成周期性的结构。半导体材料绝大多数以晶体形式存在，其特殊的晶格结构赋予了它们独特的电学和光学性质。 晶格和基元： 介绍晶格的概念，包括点阵、晶胞等基本单元。我们将详细讲解半导体中最常见的晶体结构，如金刚石型（Diamond cubic）结构（如硅、锗）、闪锌矿型（Zinc-blende cubic）结构（如GaAs、InP）以及岩盐型（Rock-salt cubic）结构（如CdTe）。 晶面、晶向与密排方向： 讲解如何描述晶体中的特定平面和方向，以及在不同晶面上的原子密度差异如何影响表面性质和生长行为。重点介绍密排方向在材料生长和性能中的重要性。 晶体生长与多晶、非晶态： 简要介绍半导体晶体的生长技术，如提拉法、区熔法、化学气相沉积（CVD）等。对比晶体、多晶和非晶态半导体在结构和性能上的差异，以及它们各自的应用前景。 本征对称性与布里渊区： 探讨晶体结构的对称性与其能带结构的关系。介绍布里渊区（Brillouin zone）的概念，它是理解电子在晶体中运动行为的 fundamental 基础。 第二章：半导体中的缺陷 引言： 实际的半导体材料并非完美的晶体，而是不可避免地存在各种缺陷。这些缺陷，即使数量极少，也可能对材料的电学、光学和器件性能产生决定性的影响。因此，理解和控制半导体缺陷是材料科学和器件工程中的核心课题。 点缺陷： 空位（Vacancies）： 介绍晶格原子丢失形成空位的概念，包括其形成能和扩散行为。 间隙原子（Interstitials）： 讲解原子占据非正常晶格位置形成的间隙原子的特性。 取代式杂质（Substitutional Impurities）： 详细讨论外来原子取代了晶格原子形成的取代式杂质，这是掺杂（doping）的基础。 弗伦克尔缺陷（Frenkel Defects）和施特金缺陷（Schottky Defects）： 讲解在化合物半导体中可能出现的特定点缺陷对，以及它们的形成机制。 线缺陷（位错）： 刃位错（Edge Dislocations）和螺位错（Screw Dislocations）： 介绍位错的概念，它们是晶体中原子排列的错位线。讲解刃位错和螺位错的结构和运动方式。 位错对材料性能的影响： 讨论位错如何影响载流子复合、散射以及机械强度，并介绍抑制位错生长的方法。 面缺陷（晶界）： 畴界（Twin boundaries）和晶界（Grain boundaries）： 讲解相邻晶粒之间或者晶体内出现界面缺陷的性质。 界面态（Interface states）： 介绍在半导体表面或异质结界面处可能形成的界面态，它们是影响表面电子器件性能的重要因素。 体缺陷（堆积层错、第二相粒子）： 简要介绍更复杂的体缺陷，以及它们如何影响材料的性能。 缺陷的表征与控制： 介绍常用的缺陷表征技术，如透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等，以及控制缺陷形成的技术手段，如退火、生长条件优化等。 第三章：本征半导体与掺杂 引言： 本征半导体是指不含杂质、晶格结构完整的半导体材料。其导电性主要来源于热激发产生的电子-空穴对。而通过引入特定杂质进行掺杂，是实现半导体材料导电性调控并制造PN结等功能器件的关键。 能带理论基础： 周期势场中的电子： 从薛定谔方程出发，推导出电子在周期性晶格势场中的运动特性，引入能带（energy bands）的概念。 价带（Valence Band）与导带（Conduction Band）： 讲解能带的划分，以及导带底（conduction band minimum, CBM）和价带顶（valence band maximum, VBM）在决定半导体导电性中的作用。 禁带（Band Gap）： 定义禁带宽度（Eg），它是区分导体、绝缘体和半导体的 fundamental 指标，并介绍不同半导体材料的禁带宽度范围。 有效质量（Effective Mass）： 讲解电子和空穴在能带中的运动等效于具有某种“有效质量”，它与能带的曲率有关，并直接影响载流子的迁移率。 本征载流子浓度： 费米-狄拉克分布（Fermi-Dirac Distribution）： 介绍描述电子在能级上分布概率的统计分布函数。 本征载流子浓度（ni）的计算： 推导本征半导体内电子和空穴浓度的表达式，强调其与温度的关系。 杂质半导体（掺杂）： N型半导体： 讲解向本征半导体中掺入施主杂质（如硅中掺入磷、砷）如何产生多余的自由电子，以及杂质能级在禁带中的位置。 P型半导体： 讲解向本征半导体中掺入受主杂质（如硅中掺入硼、铝）如何产生多余的空穴，以及杂质能级在禁带中的位置。 简并半导体（Degenerate Semiconductors）： 介绍当掺杂浓度非常高时，费米能级会进入导带或价带，此时半导体表现出类似金属的导电特性。 掺杂浓度与载流子浓度的关系： 讲解在不同温度和掺杂浓度下，半导体内的电子和空穴浓度如何变化，以及达到何种程度的掺杂是实现器件功能的必要条件。 第四章：载流子输运与弛豫过程 引言： 载流子的输运是半导体材料产生电导率的根本原因。理解载流子的运动机制、速度和能量分布，以及它们在与晶格、缺陷等相互作用时发生的能量和动量交换过程（弛豫），对于设计高性能的半导体器件至关重要。 漂移（Drift）： 电场作用下的载流子运动： 讲解在外加电场作用下，自由电子和空穴会产生定向运动，形成漂移电流。 迁移率（Mobility）： 定义迁移率，它是衡量载流子在外电场作用下运动快慢的物理量，并分析影响迁移率的关键因素，如晶格散射、杂质散射等。 扩散（Diffusion）： 浓度梯度引起的载流子运动： 讲解当半导体材料中存在载流子浓度不均匀分布时，会发生扩散现象，产生扩散电流。 扩散系数（Diffusion Coefficient）： 定义扩散系数，它是描述载流子扩散能力的物理量，并介绍爱因斯坦关系（Einstein relation）联系迁移率和扩散系数。 散射机制： 晶格振动散射（Phonon Scattering）： 详细讨论由于晶格原子热振动引起的载流子散射，这是高温下迁移率下降的主要原因。 杂质散射（Impurity Scattering）： 分析由点缺陷、杂质离子引起的载流子散射，它在低温下对迁移率影响更为显著。 其他散射机制： 简要介绍界面散射、位错散射等对载流子输运的影响。 弛豫时间（Relaxation Time）： 概念与意义： 定义弛豫时间，它是载流子在受到散射后，其动量或能量恢复到平衡状态所需的平均时间。 平均自由程（Mean Free Path）： 介绍弛豫时间和载流子平均速度的关系。 散射对能带结构和有效质量的影响： 简要探讨在强散射条件下，有效质量的描述可能需要更复杂的模型。 载流子动力学方程： 连续性方程（Continuity Equation）： 建立描述载流子浓度随时间和空间变化的微分方程。 福里埃定律（Fick's Law of Diffusion）和欧姆定律（Ohm's Law）： 将扩散和漂移的物理过程用数学方程表达。 玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation）： 介绍更一般的描述载流子分布函数在时空和相空间演化的方程，是研究复杂输运现象的理论基础。 总结 本卷奠定了理解半导体材料物理性能的基础。从晶格的有序结构到缺陷的无序影响，再到本征与掺杂半导体的电学特性，以及载流子的复杂输运过程，我们力求以清晰的逻辑和严谨的论述，引导读者逐步深入理解这些 fundamental 概念。在后续的卷册中，我们将在此基础上，进一步探讨半导体材料的光学特性、热学特性以及各种半导体器件的工作原理。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就非常有分量，让我对其中蕴含的知识充满了好奇。我一直对半导体这个领域很感兴趣，尤其是在了解了它在现代科技中扮演的至关重要角色后。从智能手机到高性能计算机，再到各种医疗设备，半导体几乎无处不在。而“性能手册”这个词，更是暗示了这本书将提供一套系统、深入的知识体系，足以支撑起我对这个复杂领域的深入探索。想象一下，翻开这本书，就像是进入了一个由无数晶体管、电子和空穴构成的微观世界，每一个细节都可能揭示出令人惊叹的物理原理。我尤其期待能从中了解到不同材料在不同温度、电压下的具体表现，以及如何通过精妙的设计来优化这些性能。这本书的厚度也让我觉得它一定包含了非常详实的理论推导和实验数据，能够帮助我构建起扎实的理论基础，并且能够将这些理论与实际应用联系起来，理解那些我们习以为常的电子产品的背后是如何运作的。

评分☆☆☆☆☆

我之所以对这本书产生了强烈的兴趣，很大程度上是因为它副标题中“足立贞夫”这个名字。虽然我不是半导体领域的专家，但我知道在学术界，一些经典著作的作者往往代表着一个时代的智慧和贡献。如果这是一位在半导体领域有着深厚造诣的学者所著，那么这本书很可能汇集了他毕生的研究精华。我渴望能够从一位资深专家的视角去理解半导体物理的奥秘，学习他如何看待和分析这些复杂的物理现象。我设想这本书不会仅仅罗列公式和图表，而会穿插一些作者的独到见解和思考过程，甚至可能包含一些他当年在研究过程中遇到的挑战以及如何克服它们的经历。这种带有“人情味”的学术著作，往往更能激发读者的求知欲，也更容易让人在学习过程中获得启发。我非常期待能够通过这本书，不仅仅是获取知识，更是能与一位智者进行一次跨越时空的对话，感受他对科学的热情和严谨。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名本身就有一种硬核科学的感觉，充满了严谨和专业性。当我看到“第2卷(下)”时，我立刻意识到这可能是一套非常庞大的体系，而我手中这一卷，更是其中的精华部分。我推测这本书的读者群体应该是那些在半导体领域有着一定基础，甚至是希望深入研究的专业人士或者学生。我期待这本书能够提供清晰的逻辑框架，将复杂的半导体物理概念层层剥开，展现其内在的联系和规律。我尤其关注这本书在“性能”方面的阐述，这表明它可能不仅仅停留在基础理论层面，而是更侧重于如何理解和操控半导体的实际性能。例如，我会对书中关于载流子迁移率、能带结构、以及如何通过掺杂和结构设计来调控导电性和光学特性的内容非常感兴趣。这本书的出版信息，比如9787560345178这个ISBN号，也让我感觉它是一本经过正规出版流程，质量有保障的学术读物，值得我投入时间和精力去研读。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次看到“半导体物理性能手册”这个书名时，我的脑海中立刻浮现出各种各样的图表、公式和数据。这本书给我的感觉就是一本非常实用的参考书，就像是工程技术人员的“宝典”。我之前接触过一些半导体相关的零散知识，但总感觉缺乏一个系统性的归纳和总结。我希望这本书能够填补我在这方面的空白，为我提供一个清晰的学习路径。我尤其期待书中能够包含大量关于各种半导体材料，如硅、锗、砷化镓等的详细性能参数，以及它们在不同应用场景下的优缺点分析。此外，我也希望能从书中学习到如何测量和评估半导体的各项性能指标，以及如何通过理论计算来预测材料的性能。这本书的“手册”性质，也意味着它很可能包含大量的公式和计算方法，我希望能从中掌握一套行之有效的分析工具，从而能够独立地解决一些半导体相关的实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书所呈现出的气质，让我联想到那些能够将晦涩理论讲解得清晰透彻的经典教材。它并非一本轻松的读物，但正是这种“不轻松”，才更能说明其内容的深度和价值。“足立贞夫”这个名字，或许代表着一种严谨的学术态度和对知识的敬畏。我期待这本书能够带领我深入理解半导体器件的工作原理，比如PN结的形成、二极管的特性、以及晶体管的放大和开关作用。我希望书中不仅仅是枯燥的理论讲解，更能通过一些经典的实验案例或者模型来佐证这些理论，让抽象的概念变得具象化。另外，“性能”二字也暗示了本书的实用性，我渴望从中了解如何通过材料选择、结构设计等手段来优化半导体的性能，从而满足不同应用的需求。这本书似乎是一个知识的宝库，而我希望通过自己的努力，能够从中挖掘出最宝贵的财富，为我今后的学习和工作打下坚实的基础。