半導體科學與技術叢書：膠體半導體量子點 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張宇，於偉泳 著

圖書標籤:

• 半導體
• 量子點
• 膠體化學
• 納米材料
• 材料科學
• 物理學
• 半導體物理
• 光電材料
• 發光材料
• 半導體技術

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030436023

版次：1

商品編碼：12059816

包裝：精裝

叢書名： 半導體科學與技術叢書

開本：16開

齣版時間：2015-05-01

用紙：膠版紙

頁數：788

字數：993000

正文語種：中文

內容簡介

　　《半導體科學與技術叢書：膠體半導體量子點》是作者長期從事膠體量子點研究成果的總結，同時汲取瞭近幾年相關領域主要的新研究報道。主要內容包括：膠體量子點的激子結構和多激子效應，量子點中激子與聲子的相互作用。膠體量子點的主要特性，如光學特性、電學特性、溫度特性等；詳細描述膠體量子點的閤成和錶徵方法，以及典型膠體量子點（如Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-V族、摻雜量子點等）的閤成工藝和主要性能；還以較大篇幅展示膠體量子點在光電子器件和生命科學中的應用，如量子點LED、量子點太陽電池、量子點激光器、量子點摻雜光縴和光縴放大器、量子點在生命科學和醫學中的應用等。
　　《半導體科學與技術叢書：膠體半導體量子點》匯集瞭近五年膠體量子點的新研究成果和應用進展，.可供相關專業科技人員、博士和碩士研究生，以及大學教師參考。

內頁插圖

目錄

序前言緒論0.1 膠體半導體量子點0.2 膠體半導體量子點的性質0.2.1 量子尺寸效應0.2.2 量子隧穿效應0.2.3 庫侖阻塞效應0.2.4 錶麵效應0.2.5 介電限域效應0.3 膠體半導體量子點的製備0.3.1 量子點的主要製備方法0.3.2 膠體半導體量子點的主要製備方法0.4 膠體半導體量子點的主要應用0.4.1 量子點光電器件0.4.2 量子點太陽電池0.4.3 量子點在生物醫學中的應用參考文獻第1章 量子點的電子結構與激子理論1.1 晶體的微觀結構1.1.1 空間點陣與晶格1.1.2 幾個常見的晶體結構1.1.3 晶麵族麵間距的計算1.2 半導體量子點電子結構近似理論1.2.1 有效質量近似理論1.2.2 經驗贋勢近似理論1.2.3 k·p近似理論1.2.4 緊束縛近似理論1.2.5 密度泛函理論1.3 量子點電子結構1.3.1 激子哈密頓量的基本構成1.3.2 單粒子無限深勢阱模型1.3.3 單粒子有限深勢阱模型1.4 膠體量子點的介電受限和Stark效應1.4.1 介電受限效應1.4.2 量子點尺寸依賴的介電函數1.4.3 膠體量子點Stark效應1.5 量子點中激子與聲子相互作用1.5.1 聲子1.5.2 激子與光學聲子的作用1.5.3 激子與聲學聲子的作用1.6 躍遷過程與激子復閤機製1.6.1 躍遷過程與選擇定則1.6.2 自鏇與軌道耦閤——精細結構1.6.3 吸收與復閤1.6.4 自發輻射強度參考文獻第2章 膠體量子點的閤成與錶徵2.1 膠體量子點閤成的理論基礎2.1.1 成核過程2.1.2 生長過程2.1.3 Rogach模型2.2 膠體量子點的閤成2.2.1 膠體量子點閤成係統2.2.2 膠體量子點的閤成方法2.2.3 膠體量子點的形態控製2.3 膠體半導體量子點的功能化修飾2.3.1 錶麵功能化修飾2.3.2 量子點的核殼結構2.4 膠體量子點晶格結構特性錶徵與分析技術2.4.1 X射綫衍射分析技術2.4.2 透射電子顯微鏡2.5 膠體量子點光學特性錶徵與分析2.5.1 膠體量子點吸收光譜分析2.5.2 膠體量子點光緻發光的光譜分析2.5.3 膠體量子點光緻發光的量子産額測量第3章 II-VI族膠體半導體量子點第4章 IV-VI族膠體半導體量子點第5章 III-V族膠體半導體量子點第6章 其他膠體半導體量子點第7章 膠體半導體量子點的典型物理性質第8章 膠體半導體量子點LED第9章 膠體半導體量子點太陽電池第10章 其他典型的膠體半導體量子點器件與應用索引

前言/序言

　　在最近二十年裏，半導體量子點的研究和應用迅猛發展。已有研究錶明，半導體量子點錶現齣諸多異於傳統體材料的特性，包括量子尺寸受限效應、多激子效應、錶麵效應等。利用這些奇異的性質，人們製備齣各種半導體量子點材料和器件，在太陽電池、發光顯示、激光器、光電探測、生命科學等諸多領域，顯示齣廣泛的應用前景，新成果日新月異。
　　半導體量子點的理論研究也呈現齣蓬勃發展的態勢。由於量子點尺寸處於宏觀周期性體相材料和微觀原子、分子之間的中間狀態，其電子結構經曆瞭從體材料的連續能帶到類原子、分子的準分裂能級的轉變。量子點電子結構的研究可以從兩方麵人手：一種是從固體能帶理論齣發嚮量子點結構的演變；另一種是從分子體係嚮量子點結構的過渡。由於前一種方法基於當今比較完善的固體能帶理論，所以使用的較為普遍，主要包括：有效質量近似理論、緊束縛近似理論、經驗贋勢方法、密度泛函理論、k-p模型等理論方法。
　　膠體半導體量子點製備簡單、成本低，倍受人們的關注。與幾何級數式增長的科研論文比較，膠體半導體量子點的著作相對較少，特彆是國內相關著作幾乎是空白。隨著更多研究者不斷加入這個研究領域，人們迫切地需要係統的膠體量子點的中文著作。根據這樣一個實際的需要，基於作者的研究心得並結閤相關研究報道，我們嘗試撰寫這樣一部有關膠體半導體量子點的書。
　　本書專注於化閤物膠體半導體量子點，主要包括三個部分。第一部分由第1章、第2章、第7章組成，主要介紹半導體量子點的電子結構和激子理論；膠體量子點或納米晶的結晶學理論和膠體半導體量子點的錶徵方法，如透射電子顯微鏡技術、X射綫衍射技術、熒光吸收和發光光譜技術等；膠體半導體量子點的典型物理性質，包括尺寸、組分、溫度依賴的發光性質，多激子産生效應和俄歇復閤，以及膠體量子點之間載流子的轉移和能量傳遞性質等。第二部分由第3～6章組成，主要介紹典型的膠體半導體量子點的製備方法、形態控製和光學特性，包括Ⅱ一Ⅵ族、Ⅳ一Ⅵ族、Ⅲ-V族和多元化閤物膠體量子點等。第三部分由第8～10章組成，主要介紹膠體量子點光電器件及其在生命科學等領域的應用，包括膠體半導體量子點太陽電池、光電探測器、發光器件、激光器等。在敘述這些內容的同時，每章後麵均給齣大量的參考文獻，並在書後附有主要物理、化學名詞的中英文索引。

納米光子學前沿探索：新型光電材料與器件集成 叢書導言 本叢書緻力於深入剖析當前光電子學領域中最具前沿性和顛覆性的研究方嚮，重點聚焦於新型半導體材料的閤成、特性調控及其在尖端光電器件中的應用集成。我們旨在為研究人員、工程師及高年級學生提供一個全麵、深入的知識平颱，以應對未來光電子技術革命帶來的機遇與挑戰。本冊特彆關注超越傳統矽基材料限製的新一代光電體係，強調其在信息技術、能源轉換、生物傳感等交叉學科中的巨大潛力。 --- 第一捲：高性能光電轉換材料的維度控製與界麵工程 第一章：二維（2D）材料的光學特性與載流子動力學 本章係統考察瞭石墨烯的衍生物、過渡金屬硫化物（TMDs，如 $ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$）以及黑磷等代錶性二維晶體材料的光學響應機製。重點討論瞭材料厚度對能帶結構、激子束縛能及光吸收截麵的精細調控。通過拉曼光譜、光緻發光（PL）以及時間分辨光電導（TRPL）等先進錶徵技術，深入剖析瞭載流子在二維層間的弛豫過程、界麵陷阱態的影響，以及如何通過錶麵功能化或構建異質結來優化光電轉換效率。特彆關注瞭二維材料在高頻光通信和超快光電探測中的應用潛力。 第二章：鈣鈦礦材料的結構-性能關係與穩定性提升策略 本捲的第二部分將視角轉嚮近年來迅速崛起的有機-無機雜化鈣鈦礦材料。本章詳盡闡述瞭鈣鈦礦晶體結構的缺陷工程，包括陽離子摻雜、鹵素混閤以及晶界鈍化技術在抑製非輻射復閤和提升器件長期穩定性方麵的作用。我們深入分析瞭光照、濕度和熱應力對鈣鈦礦薄膜相穩定性的影響，並重點介紹瞭通過引入二維層（如PEA、BA）構建“二維/三維”異質結界麵，以有效阻擋水分侵蝕並調控電荷傳輸路徑的前沿策略。本章還討論瞭鈣鈦礦材料在高效光伏電池和高分辨率LED中的最新進展。 第三章：III-V族半導體納米結構的異質結生長與應變工程 本章聚焦於傳統高性能半導體材料——磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）及其氮化物的納米結構化研究。闡述瞭外延生長技術（如分子束外延MBE、金屬有機物化學氣相沉積MOCVD）在精確控製納米綫、納米片維度和晶格匹配上的挑戰與機遇。深入探討瞭通過應變工程調控III-V族半導體材料的直接/間接帶隙轉變，從而優化其在光子集成電路（PICs）中作為激光器或調製器的性能。討論瞭如何利用量子點或超晶格結構實現特定波長的高效光發射。 --- 第二捲：光電集成器件的先進製造與係統級應用 第四章：基於等離激元增強的光電耦閤技術 本捲探討瞭如何利用金屬納米結構（如金、銀、鋁）的錶麵等離激元共振效應，突破傳統半導體器件在光吸收和光捕獲方麵的衍射極限。本章詳細介紹瞭等離激元激發的機製，包括局域錶麵等離激元（LSPR）和錶麵等離激元極化激元（SPP）。應用實例包括：如何設計金屬納米天綫陣列以增強二維材料的吸收光譜，以及在超薄光電探測器中利用近場增強效應提高量子效率和響應速度。同時，分析瞭等離激元損耗對器件效率的負麵影響及抑製策略。 第五章：光電探測器的性能優化與新型拓撲結構 本章專注於設計和製造滿足高靈敏度、快速響應和寬光譜覆蓋需求的新型光電探測器。內容涵蓋瞭新型肖特基結（如金屬/TMDs結構）、PIN結構在紅外和可見光探測中的優化。重點分析瞭新型材料（如拓撲絕緣體錶麵態）在製造低噪聲、高信噪比探測器中的應用潛力。此外，本章還詳細介紹瞭光電倍增效應（APM）和雪崩光電二極管（APD）在超弱光信號捕獲中的設計原理與製造工藝，並對比瞭不同架構下的擊穿電壓與增益帶寬積。 第六章：光電傳感與生物成像中的集成化解決方案 本捲的收官部分關注於光電技術在生命科學和環境監測中的實際集成應用。本章探討瞭如何將高靈敏度光電探測器與微流控芯片技術相結閤，實現對生物分子或特定化學物質的快速、無標記檢測。討論瞭利用光熱效應或熒光淬滅機製構建的高特異性生物傳感器。此外，還分析瞭錶麵等離激元共振（SPR）傳感器與光電讀齣電路的集成方法，以實現對溶液中摺射率變化的實時、高精度監測，為便攜式醫療診斷設備的設計提供瞭理論基礎和工藝指導。 --- 結語 本叢書的整體目標是構建一個涵蓋基礎理論、前沿材料和工程應用的綜閤性知識體係，旨在推動光電子技術從實驗室走嚮實際應用，為下一代光通信、能源捕獲和智能傳感係統的發展奠定堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書，怎麼說呢，感覺內容有點……嗯，怎麼形容呢，不是我預期的那種“膠體半導體量子點”。我本來以為會講很多關於膠體溶液中量子點是如何形成、穩定，以及它們在溶液中的光學和電子性質是如何被調控的。比如，可能涉及錶麵配體的選擇對量子點光學穩定性的影響，或者溶液中量子點的聚集如何改變其發光效率。我特彆期待看到一些關於如何通過改變溶劑、濃度或者添加劑來控製量子點尺寸分布和形態的討論。畢竟，膠體半導體量子點最吸引人的地方之一就是它在溶液中的可加工性，可以實現噴墨打印、鏇塗等技術，這在製備大麵積、柔性電子器件方麵有著巨大的潛力。我希望能看到一些具體的實驗案例，展示如何利用膠體量子點的溶液特性來構建各種功能器件，比如LED、太陽能電池或者傳感器。還有，對於膠體量子點在溶液中的長時穩定性問題，比如光漂白、氧化等，這本書是否會有深入的分析和提齣相應的解決方案，也是我非常關心的。如果能有一些關於不同類型膠體半導體材料（比如II-VI族、III-V族、鈣鈦礦量子點）在溶液中的製備和性能比較，那就更好瞭。總的來說，我感覺這本書在理論層麵可能比較深入，但對於實際應用和溶液製備的細節，似乎沒有過多涉及，這讓我有些失望。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己像是完成瞭一場“理論知識的馬拉鬆”，但對於如何真正“跑起來”，或者說如何將這些理論知識應用到實際的“膠體半導體量子點”的探索中，我感覺還有很多路要走。這本書在理論深度上毋庸置疑，對於量子點相關的物理學和化學原理有著非常細緻的闡述，讓我對量子點的基礎知識有瞭更紮實的理解。然而，我期望看到更多的是這些理論如何與“膠體”這一形態巧妙結閤，以及如何利用“量子點”的獨特性質來實現“半導體”功能的創新。比如，在討論量子限製效應時，我希望能看到更具體的實例，說明不同尺寸的量子點如何影響其吸收和發射光譜，以及如何通過精確控製尺寸來實現光譜的連續調諧。同時，我也希望這本書能更深入地探討“膠體”在量子點應用中的作用，不僅僅是作為承載介質，而是如何通過調節膠體環境來優化量子點的發光效率、載流子傳輸或者與其他材料的界麵特性。例如，在製備基於膠體量子點的LED時，我希望能看到關於如何優化膠體層厚度、界麵修飾以及電極接觸等方麵的討論。這本書更像是一本“原理寶典”，而我更需要的是一本“實戰攻略”，能夠指導我在“膠體半導體量子點”這個領域進行更深入的探索和創新。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的閱讀體驗，怎麼講呢，就好像在仰望一座宏偉的科學殿堂，但當我想走進去，卻發現門總是半掩著，偶爾透齣一些讓我驚嘆的光芒，但很多時候，我隻能在外圍徘徊，試圖窺探其內在的奧秘。這本書無疑在理論深度上下瞭很大的功夫，對於量子力學基本原理在量子點上的應用，以及半導體物理的一些核心概念，有著非常詳盡的闡述。我能感受到作者對基礎科學的深刻理解，那些公式、推導，確實是構建理解量子點本質的基石。然而，我期望看到更多的是這些基礎理論如何與“膠體”這一形態聯係起來，以及“量子點”這一尺寸效應如何體現在“半導體”的性能上。比如說，當討論到電子-空穴對的激子行為時，如果能將其與膠體量子點的尺寸、形狀和錶麵狀態聯係起來，分析這些因素如何影響激子的形成、分離和復閤過程，那將會非常有啓發性。還有，在提到半導體能帶結構時，我希望能看到這些理論如何解釋量子點尺寸對能帶偏移的貢獻，以及如何利用這種尺寸依賴性來實現光學和電學特性的調控。至於“膠體”這一概念，我希望它不僅僅是作為量子點存在的介質，而是能深入探討膠體環境對量子點行為的獨特影響，比如量子限製斯塔剋效應的膠體誘導增強，或者膠體界麵處的電荷轉移機製。這本書更像是在給我打下堅實的理論基礎，但關於如何將這些理論轉化為實際可操作的“膠體半導體量子點”技術，感覺還有很大一部分空白需要我自己去填補。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書帶給我的感覺，有點像是在鑽研一本非常非常“硬核”的說明書，但是這個說明書的語言風格又特彆的學術，而且它描述的“産品”——膠體半導體量子點，我總覺得它和我腦海中想象的樣子不太一樣。我本以為它會像一個詳細的“組裝指南”，告訴我們如何一步步地從最基礎的化學原料，通過特定的“膠體”工藝，精確地“製造”齣具有特定尺寸和功能的量子點。比如，可能會詳細介紹各種閤成方法，從“熱注入法”到“連續流微反應器法”，並分析每種方法的優缺點，以及如何通過控製反應溫度、時間、原料配比、溶劑體係和錶麵配體等關鍵參數，來精確控製量子點的尺寸分布、晶體質量和錶麵化學性質。我還期待看到關於量子點“後處理”過程的詳細介紹，例如如何有效地去除未反應的原料、副産物和不閤格的量子點，以及如何實現量子點的分散和穩定化，確保它們在溶液中的長期穩定性。更重要的是，我希望能看到一些“故障排除”的章節，分析在製備過程中可能遇到的各種問題，比如量子點容易團聚、發光效率低下、顔色不均一等，並提供相應的解決方案。這本書似乎更多的是在理論層麵探討這些“産品”的“工作原理”，而不是關於如何“製造”和“維護”它們，這讓我感到有些遺憾。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容，嗯，怎麼說呢，就像一本非常精美的“設計圖紙”，展示瞭一個令人神往的“未來科技”的藍圖，但它並沒有告訴我如何去“建造”這座“未來之城”。我期待的是一本“實踐手冊”，能夠指導我如何將那些高深的科學理論轉化為實際可行的“膠體半導體量子點”的製備和應用。我希望看到關於不同閤成策略的深度剖析，不僅僅是列舉幾種方法，而是能夠深入分析每種方法的機理，以及如何通過調整反應條件來優化量子點的光學和電學性能。例如，對於溶液法閤成，我希望能看到關於如何選擇閤適的錶麵配體來控製量子點的尺寸、形貌以及其與周圍介質的相互作用的詳細討論。還有，關於量子點的“純化”和“後處理”過程，我也希望能有更詳細的介紹，比如如何有效地去除未反應的原料和副産物，以及如何實現量子點的分散和穩定化，以獲得高光學效率和良好穩定性的膠體分散液。此外，對於“膠體”這一概念，我希望它不僅僅是指量子點分散在溶液中，而是能更深入地探討膠體界麵處的物理化學過程，比如錶麵電荷、膠體穩定性以及它們對量子點光學和電學性質的影響。這本書更像是在描繪一個美好的願景，而我更需要的是一條清晰的、可操作的“實現路徑”。