半導體材料（第三版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊樹人，王宗昌，王兢 著

圖書標籤:

• 半導體材料
• 材料科學
• 固體物理
• 電子工程
• 半導體物理
• 器件物理
• 微電子學
• 集成電路
• 納米材料
• 高科技

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030365033

版次：3

商品編碼：12112556

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2013-02-01

用紙：膠版紙

頁數：240

字數：396000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：電子科學與技術、光信息科學與技術、光學、電子學信息類等專業中的非光電子技術專業方嚮學生
　　★深淺適度，照顧麵廣，語言簡練，概念清楚，理論聯係實際。
　　★從主要半導體材料矽入手，全麵介紹半導體材料的製備特性。
　　★概括瞭主要半導體材料的發展狀況以及今後的發展方嚮和可行性。
　　★語言精練，數學要求低，章節緊湊，係統性強。
　　★教材內容與科研工作結閤緊密。

內容簡介

　　《半導體材料（第三版）》是為大學本科與半導體相關的專業編寫的教材，介紹瞭主要半導體材料矽、砷化鎵等製備的基本原理和工藝，以及特性的控製等。全書共13章：第1章為矽和鍺的化學製備；第2章為區熔提純；第3章為晶體生長；第4章為矽、鍺晶體中的雜質和缺陷；第5章為矽外延生長；第6章為Ⅲ-v族化閤物半導體；第7章為Ⅲ-v族化閤物半導體的外延生長；第8章為Ⅲ-V族多元化閤物半導體；第9章為Ⅱ，Ⅵ族化閤物半導體；第10章為低維結構半導體材料；第II章為氧化物半導體材料；第12章為照明半導體材料；第13章為其他半導體材料。
　　《半導體材料（第三版）》也可以作為從事與半導體相關研究工作的科研人員和相關專業研究生的參考書。

內頁插圖

目錄

第三版前言
前言
緒論

第1章 矽和鍺的化學製備
1-1 矽和鍺的物理化學性質
1-2 高純矽的製備
1-3 鍺的富集與提純

第2章 區熔提純
2-1 分凝現象與分凝係數
2-2 區熔原理
2-3 鍺的區熔提純

第3章 晶體生長
3-1 晶體生長理論基礎
3-2 熔體的晶體生長
3-3 矽、鍺單晶生長

第4章 矽、鍺晶體中的雜質和缺陷
4-1 矽、鍺晶體中雜質的性質
4-2 矽、鍺晶體的摻雜
4-3 矽、鍺單晶的位錯
4-4 矽單晶中的微缺陷

第5章 矽外延生長
5-1 外延生長概述
5-2 矽襯底製備
5-3 矽的氣相外延生長
5-4 矽外延層電阻率的控製
5-5 矽外延層的缺陷
5-6 矽的異質外延

第6章 Ⅲ-Ⅴ族化閤物半導體
6-1 Ⅲ-Ⅴ族化閤物半導體的特性
6-2 砷化鎵單晶的生長方法
6-3 砷化鎵單晶中雜質的控製
6-4 砷化鎵單晶的完整性
6-5 其他Ⅲ-Ⅴ族化閤物的製備

第7章 Ⅲ-Ⅴ族化閤物半導體的外延生長
7-1 氣相外延生長（VPE）
7-2 金屬有機物氣相外延生長（MOVPE）
7-3 液相外延生長（LPE）
7-4 分子束外延生長（MBE）
7-5 化學柬外延生長（CBE）
7-6 其他外延生長技術

第8章 Ⅲ-Ⅴ族多元化閤物半導體
8-1 異質結與晶格失配
8-2 GaAlAs外延生長
8-3 InGaN外延生長
8-4 InGaAsP外延生長
8-5 超晶格與量子阱
8-6 應變超晶格
8-7 能帶工程

第9章 Ⅱ-Ⅵ族化閤物半導體
9-1 Ⅱ-Ⅵ族化閤物單晶材料的製備
9-2 Ⅱ-Ⅵ族化閤物的點缺陷與自補償現象
9-3 Ⅱ-Ⅵ族多元化閤物材料
9-4 Ⅱ-Ⅵ族超晶格材料

第10章 低維結構半導體材料
10-1 低維結構半導體材料的基本特性
10-2 低維結構半導體材料的製備
10-3 低維結構半導體材料的現狀及未來

第11章 氧化物半導體材料
11-1 氧化物半導體材料的製備
11-2 氧化物半導體材料的電學性質
11-3 氧化物半導體材料的應用

第12章 照明半導體材料
12-1 LED的基本結構
12-2 外延生長GaN襯底材料的選擇
12-3 外延生長的發展趨勢
12-4 外延片結構改進

第13章 其他半導體材料
13-1 窄帶隙半導體
13-2 黃銅礦型半導體
13-3 非晶態半導體材料
13-4 有機半導體材料
參考文獻

《半導體材料（第三版）》圖書簡介 《半導體材料（第三版）》是一部內容詳實、體係嚴謹的半導體材料領域的權威著作，麵嚮對半導體材料科學與工程有深入學習和研究需求的讀者。本書在繼承前兩版經典內容的基礎上，全麵更新和擴展瞭最新的研究進展、理論模型和實驗技術，力求為讀者提供一個關於半導體材料全貌的、前沿的、實用的知識體係。本書的齣版，旨在係統梳理半導體材料的基礎理論、製備工藝、錶徵方法以及在各個應用領域的最新發展，為高校師生、科研人員、工程師以及對半導體技術感興趣的讀者提供一本不可或缺的參考書。 第一部分：半導體材料基礎理論 本部分將從最基本的物理概念入手，深入闡述半導體材料的核心性質。 晶體結構與鍵閤：詳細介紹各種常見的半導體晶體結構，如金剛石型、閃鋅礦型、縴鋅礦型等，並深入探討原子間的化學鍵閤類型（離子鍵、共價鍵、範德華力等）如何決定材料的宏觀性能。我們將分析不同晶麵和晶嚮的特性，以及位錯、晶界等晶體缺陷對材料電學、光學性質的影響。 能帶理論：這是理解半導體導電機製的關鍵。本書將係統講解晶體周期性勢場下的電子運動，德布羅意波與布裏淵區，以及薛定諤方程在周期性勢場下的求解。我們將詳細推導並解釋能量帶的形成，區分價帶、導帶和禁帶，以及它們的寬度如何決定材料是導體、絕緣體還是半導體。對於本徵半導體，我們將分析其載流子濃度與溫度的關係。 載流子統計與輸運：深入分析費米-狄拉剋統計在半導體中的應用，推導本徵和摻雜半導體的費米能級位置。重點闡述空穴和電子的概念，以及它們的産生、復閤機製。隨後，將詳細講解載流子的輸運現象，包括漂移和擴散，並引入載流子遷移率、電導率、霍爾效應等基本概念。我們將討論不同散射機製（聲子散射、雜質散射、缺陷散射）對遷移率的影響，以及如何通過控製摻雜濃度和材料純度來優化載流子輸運性能。 雜質與摻雜：精確控製半導體材料的導電類型和導電能力是其應用的基礎。本書將深入分析不同類型的雜質原子（施主和受主）如何影響半導體材料的導電性，並詳細介紹摻雜的工藝方法，如擴散、離子注入等。我們將討論摻雜濃度對費米能級、載流子濃度以及遷移率的影響，並解釋過摻雜、欠摻雜等現象。 pn結理論：pn結是構成幾乎所有半導體器件的核心。本書將詳細分析pn結的形成過程，包括空穴和電子的擴散與復閤，以及內建電勢的産生。我們將深入討論pn結的平衡狀態、正嚮偏置和反嚮偏置下的電學特性，包括伏安特性麯綫、勢壘電容、擴散電容等。還將介紹pn結的擊穿機製，如雪崩擊穿和齊納擊穿。 第二部分：關鍵半導體材料及其製備 本部分將聚焦幾種最重要的半導體材料，並詳細介紹它們的製備工藝。 矽（Si）：作為目前最主要的半導體材料，矽的製備工藝是本書的重中之重。我們將詳細介紹單晶矽的生長方法，包括柴可拉斯基（CZ）法和區熔法（FZ），分析其優缺點以及對晶體質量的影響。重點講解高純多晶矽的製備，如西門子法。還將介紹矽片的外延生長技術，如化學氣相沉積（CVD），以獲得高質量的錶麵層。 化閤物半導體：隨著電子和光電子技術的飛速發展，化閤物半導體的重要性日益凸顯。我們將重點介紹： GaAs及其固溶體：深入探討砷化鎵（GaAs）的性質，包括其直接帶隙、高電子遷移率等優點，以及在微波器件、光電器件中的應用。我們將詳細介紹GaAs單晶的生長技術（如布裏奇曼法、Czochralski法）。同時，還將介紹AlxGa1-xAs、InxGa1-xAs等固溶體材料的製備及其在激光器、LED、光電探測器等領域的應用。 InP及其相關材料：介紹磷化銦（InP）及其固溶體（如InGaAs、InAlAs）在光通信領域的關鍵作用，如光縴通信用的激光器、探測器。我們將討論InP單晶的生長技術及其麵臨的挑戰。 III-V族氮化物（GaN、AlN、InN）：重點介紹氮化鎵（GaN）及其固溶體材料，如AlGaN、InGaN。我們將詳細闡述其寬帶隙特性，在高溫、高頻、大功率電子器件（如功率放大器、開關器件）以及藍色/綠色LED、激光器方麵的巨大潛力。本書將重點介紹GaN單晶的生長技術，如MOCVD（金屬有機化學氣相沉積）和HVPE（鹵化物氣相外延），以及在襯底選擇（如藍寶石、碳化矽、GaN）上的考量。 窄禁帶半導體：介紹窄禁帶半導體，如TeCdHg（MCT），及其在紅外探測器領域的應用。我們將討論其成分可調性以及製備中的難點。 寬禁帶半導體：除瞭GaN，還將簡要介紹碳化矽（SiC）等寬禁帶半導體材料，並闡述其在耐高溫、耐高壓領域的應用潛力。 第三部分：半導體材料的錶徵技術 準確有效地錶徵半導體材料的微觀結構、化學成分、電學和光學性質是材料研發和器件製造的關鍵。本書將係統介紹各種先進的錶徵技術。 晶體結構與錶麵形貌錶徵： X射綫衍射（XRD）：介紹XRD的基本原理，如何分析晶體結構、晶格常數、取嚮、晶粒尺寸和微應力。 透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）：深入闡述TEM和SEM在觀察材料微觀形貌、晶體缺陷、相界、尺寸分布等方麵的作用。 原子力顯微鏡（AFM）：介紹AFM在錶徵材料錶麵形貌、粗糙度、三維結構方麵的能力。 化學成分與摻雜濃度分析： 二次離子質譜（SIMS）：詳述SIMS在深度剖析和定量分析材料中微量元素（包括雜質和摻雜劑）分布的能力。 俄歇電子譜（AES）和X射綫光電子能譜（XPS）：介紹AES和XPS在錶麵化學成分分析、化學態分析方麵的應用。 能量色散X射綫光譜（EDX）：講解EDX在SEM和TEM中進行元素成分定性或半定量分析的原理。 電學性能錶徵： 霍爾效應測量：詳細介紹霍爾效應如何測量載流子濃度、載流子類型、遷移率等關鍵電學參數，並討論測量過程中的注意事項。 四探針法和範德堡法：講解這些方法如何測量材料的電阻率和電導率。 C-V（電容-電壓）測量：介紹C-V測量在分析pn結、MOS結構中的摻雜濃度、耗盡區寬度、界麵態密度等方麵的應用。 瞬態電容譜（TSCAP）和深能級瞬態譜（DLTS）：講解這些技術在錶徵半導體材料中的陷阱能級、缺陷濃度等方麵的作用。 光學性能錶徵： 光緻發光（PL）：介紹PL譜如何反映半導體材料的帶隙、發光中心、缺陷態等信息，以及如何用於材料的質量評估。 吸收光譜：講解吸收光譜如何測定材料的帶隙、吸收係數等光學參數。 拉曼光譜：介紹拉曼光譜在分析材料晶體結構、晶格振動模式、應力、摻雜等方麵的應用。 第四部分：半導體材料在器件中的應用與挑戰 本部分將聯係前述的基礎理論和材料特性，探討半導體材料在現代電子和光電子器件中的具體應用，並展望未來的發展趨勢和麵臨的挑戰。 微電子器件：重點介紹矽基CMOS技術的發展曆程，討論新一代器件結構（如FinFET、GAAFET）對材料性能提齣的更高要求。同時，將探討超越CMOS的探索，如三維集成、憶阻器等對新型半導體材料的需求。 光電子器件： 發光二極管（LED）與激光器：詳細介紹GaN基LED（藍光、綠光）和AlGaInP基LED（紅光、黃光）的發光機理和材料選擇。重點分析InGaN/GaN量子阱結構的發光特性。介紹半導體激光器（如GaAs基、InP基）的工作原理，包括閾值電流、光輸齣特性等，並探討材料設計對激光器性能的影響。 光電探測器與太陽能電池：介紹不同帶隙的半導體材料在可見光、紅外光探測器中的應用。重點闡述半導體太陽能電池的P-N結工作原理，並分析不同材料體係（如矽、化閤物半導體、鈣鈦礦）在提高光電轉換效率方麵的進展和挑戰。 功率器件：探討SiC和GaN在高壓、大功率電子器件（如電力電子變換器、電動汽車充電器）中的優勢，分析其寬帶隙、高擊穿電場、高遷移率等特性如何實現更高效、更緊湊的功率電子係統。 前沿材料與器件： 二維材料：簡要介紹石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs）等二維材料在電子、光電子、傳感器等領域的潛在應用，及其製備和集成中的挑戰。 有機半導體：概述有機半導體材料的特性，以及在OLED（有機發光二極管）、OFET（有機薄膜晶體管）、有機太陽能電池等領域的應用前景。 量子點：介紹量子點的光學和電學特性，及其在顯示、照明、生物成像、催化等領域的應用。 未來發展方嚮與挑戰：展望半導體材料領域未來的發展趨勢，包括新材料的探索、低維材料的集成、量子計算材料、生物電子學材料等。同時，將討論材料製備成本、環境可持續性、器件可靠性、性能極限等關鍵挑戰。 《半導體材料（第三版）》力求內容全麵、深入淺齣，既包含紮實的基礎理論，又緊跟前沿技術發展。本書的語言風格嚴謹而不失可讀性，力圖通過清晰的邏輯結構、詳實的公式推導、豐富的圖錶和實例，幫助讀者建立起對半導體材料科學與工程的深刻理解，並為他們在相關領域的學習、研究和創新提供堅實的理論基礎和實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

我是一名材料科學的研究生，目前的研究方嚮涉及到化閤物半導體。對於我來說，選擇一本權威且更新及時的教材至關重要。我希望這本書能夠提供對 III-V 族化閤物半導體（如 GaAs, InP, GaN）以及 II-VI 族化閤物半導體（如 CdTe, HgCdTe）的深入分析。這包括它們的能帶結構、載流子輸運特性、光電性質，以及不同生長技術（如 MOCVD, MBE）的優缺點和適用範圍。我特彆關注的是書中對這些材料在光電子器件（如激光器、光探測器、LED）和微波器件（如高頻晶體管）方麵應用的詳細論述。此外，對於晶體缺陷、摻雜機製及其對器件性能的影響，我也希望有更深入的探討。如果書中還能涉及到一些先進的錶徵技術，以及如何通過材料設計來優化器件性能，那就非常完美瞭。畢竟，在研究生階段，我們需要的不隻是理論框架，更需要能夠指導我們實驗研究的細節和方法。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對科學發展史有著濃厚興趣的讀者，我常常思考，我們今天的技術成就，是如何一步步走來的。半導體材料的發展曆程，無疑是其中濃墨重彩的一筆。我希望這本書能夠不僅僅是技術性的講解，還能適當穿插一些曆史的視角，介紹那些對半導體材料發展做齣傑齣貢獻的科學傢和他們的重要發現。比如，晶體管的發明是如何改變世界的？矽在半導體領域占據主導地位的原因是什麼？在過去，有哪些重要的材料曾被寄予厚望，但最終因為這樣或那樣的原因未能成為主流？瞭解這些曆史，不僅能讓我更好地理解當下的技術格局，也能為我們未來的發展提供一些啓示。我希望這本書能夠帶領我迴顧半導體材料從萌芽、發展到繁榮的漫長旅程，讓我感受到科學進步的艱辛與輝煌。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我之前對“半導體材料”這個概念的理解僅停留在課本上那些比較枯燥的物理化學原理。我一直覺得，科學研究最終還是要落腳到應用，我更想知道這些復雜的材料背後，是如何支撐起我們現在所使用的各種高科技産品的。比如，手機裏的芯片是如何做到那麼小的，而性能卻那麼強大？電視屏幕之所以色彩斑斕，又和哪些半導體材料息息相關？我希望能在這本書裏看到一些具體的應用實例，能夠將書本上的理論知識與現實世界的産品聯係起來。我希望這本書能用相對易懂的方式，解釋不同半導體材料在具體産品中的作用，例如某種材料如何決定瞭芯片的運行速度，某種材料如何影響瞭LED燈的亮度或色彩。如果能有一些關於材料選擇如何影響産品成本和性能的討論，那就更好瞭。我希望這本書能夠激發我進一步探索半導體技術在日常生活中的應用。

評分☆☆☆☆☆

作為一個資深的電子工程師，我一直認為紮實的理論基礎是應對快速變化的行業發展的關鍵。在我職業生涯的早期，我曾接觸過一些關於半導體材料的經典教材，但隨著技術日新月異，很多內容都顯得有些陳舊瞭。我特彆關注的是這本書是否能涵蓋最新的材料進展，例如量子點、二維材料（如石墨烯、二硫化鉬）在半導體領域的應用前景。這些新材料的齣現，無疑為電子器件的小型化、高性能化提供瞭新的可能。我希望這本書能詳細闡述這些新材料的製備方法、晶體結構、電子和光學特性，以及它們在傳感器、顯示器、存儲器等方麵的潛在應用。此外，我也希望這本書能深入探討材料的可靠性問題，包括長期穩定性、環境影響以及在極端條件下的錶現，這對於實際工程應用至關重要。能否給齣一些具體的案例分析，說明這些新材料如何解決現有材料的瓶頸，並推動下一代電子産品的誕生，這將會非常有價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就透著一股嚴謹的氣質，深邃的藍色搭配銀色的字體，一看就是學術著作該有的樣子。我是一個半導體行業的初學者，之前對這個領域隻是有模糊的認知，知道它在現代科技中扮演著至關重要的角色，但具體到材料層麵，我感覺自己像是站在一個知識的汪洋前，無從下手。我希望能通過這本書，係統地瞭解不同半導體材料的特性，比如矽、鍺、砷化鎵等等，它們各自的優勢和劣勢是什麼？在哪些應用場景下更受歡迎？我想知道這些材料是如何被提煉和加工的，背後的工藝流程是怎樣的，這對我理解整個産業鏈的運作會很有幫助。另外，對於一些新興的半導體材料，比如氮化鎵、碳化矽，它們又有哪些突破性的進展，能否在未來取代現有的材料？這些都是我非常期待從書中找到答案的問題，我希望這本書能像一個引路人，為我打開認識半導體材料的大門，讓我能更清晰地看到這個領域的發展脈絡和未來的趨勢。