半導體材料與器件錶徵（第3版）/國外名校最新教材精選 [Semiconductor material and device characterization（third edition）] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[美] 迪特爾·K·施羅德 著，徐友龍，任巍，王傑，闕文修，汪敏強 等 譯

圖書標籤:

• 半導體材料
• 半導體器件
• 材料錶徵
• 器件錶徵
• 物理學
• 電子工程
• 固體物理
• 測試與測量
• 納米技術
• 教材

齣版社： 西安交通大學齣版社

ISBN：9787569302189

版次：1

商品編碼：12308447

包裝：平裝

叢書名： 國外名校最新教材精選

外文名稱：Semiconductor material and device characterization（third edition）

開本：16開

齣版時間：2017-12-01

用紙：膠

內容簡介

　　本書第3版完全囊括瞭該領域的新發展現狀，並包括瞭新的教學手段，以幫助讀者能更好地理解。第3版不僅闡述瞭所有新的測量技術，而且檢驗瞭現有技術的新解釋和新應用。
　　本書仍然是專門用於半導體材料與器件測量錶徵技術的教科書。覆蓋範圍包括全方位的電氣和光學錶徵方法，包括更專業化的化學和物理技術。熟悉前兩個版本的讀者會發現一個徹底修訂和更新的第3版，包括：
　　反映新數據和信息的更新及訂正圖錶和實例
　　260個新的參考文獻有關新的研究和討論的專題
　　每章結尾增加用來測試讀者對內容理解的新習題和復習題
　　讀者將在每章中找到完全更新和修訂的節。
　　另外還增加瞭兩個新章節：
　　基於電荷和探針的錶徵方法引入電荷測量和開爾文探針。本章還研究瞭基於探針的測量，包括掃描電容、掃描開爾文探針、掃描擴散電阻和彈道電子發射顯微鏡。
　　可靠性和失效分析研究瞭失效時間和分布函數，討論瞭電遷移、熱載流子、柵氧化層完整性、負偏壓溫度不穩定性、應力誘導漏電流和靜電放電。
　　該教科書由本領域國際公認的撰寫。《半導體材料與器件錶徵》對研究生以及半導體器件和材料領域的專業人員來說仍然是必不可少的閱讀材料。

作者簡介

　　迪特爾·K·施羅德，（DIETER K.SCHRODER）博士，美國亞利桑那州立大學電氣工程係教授。他是亞利桑那州立大學工學院教學優秀奬和幾個其它教學奬獲得者。除瞭《半導體材料與器件錶徵》這本書外，施羅德博士也是《先進MOS器件》的作者。

目錄

譯者序
第3版序言

第1章 電阻率
1．1 引言
1．2 兩探針與四探針法
1．2．1 修正因子
1．2．2 任意形狀樣品的電阻率
1．2．3 測量電路
1．2．4 測量誤差和注意事項
1．3 晶片圖
1．3．1 雙注入
1．3．2 調製光反射
1．3．3 載流子光照（CI）
1．3．4 光學密度測定（光密度計）
1．4 電阻壓型
1．4．1 微分霍爾效應（DHE）
1．4．2 擴散電阻壓型（SRP）
1．5 非接觸測試方法
1．5．1 渦鏇電流
1．6 導電類型
1．7 優點和缺點
附錄1．1 電阻率隨摻雜濃度的變化
附錄1．2 本徵載流子濃度
參考文獻
習題
復習題

第2章 載流子與摻雜濃度
2．1 引言
2．2 電容-電壓特性（C-V）
2．2．1 微分電容
2．2．2 能帶偏移
2．2．3 最大-最小MOS-C電容
2．2．4 積分電容
2．2．5 汞探針接觸
2．2．6 電化學C-V測試儀（ECV）
2．3 電容-電壓（I-V）
2．3．1 MOSFET襯底電壓-柵極電壓
2．3．2 MOSFET閾值電壓
2．3．3 擴散電阻
2．4 測量誤差及注意事項
2．4．1 德拜長度和電壓擊穿
2．4．2 串聯電阻
2．4．3 少數載流子和界麵陷阱
2．4．4 二極管邊緣電容和雜散電容
2．4．5 過剩漏電流
2．4．6 深能級雜質／陷阱
2．4．7 半絕緣襯底
2．4．8 儀器限製
2．5 霍爾效應
2．6 光學技術
2．6．1 等離子體共振
2．6．2 自由載流子吸收
2．6．3 紅外光譜學
2．6．4 光緻發光
2．7 二次離子質譜分析法（SIMS）
2．8 盧瑟福背散射（RBS）
2．9 橫嚮分布
2．10 優點和缺點
附錄2．1 並聯或串聯連接
附錄2．2 電路轉換
參考文獻
習題
復習題

第3章 接觸電阻和肖特基勢壘
第4章 串聯電阻，溝道長度與寬度，閾值電壓
第5章 缺陷
第6章 柵氧電荷、界麵陷阱電荷和柵氧厚度
第7章 載流子壽命
第8章 遷移率
第9章 基於電荷和探針的錶徵技術
第10章 光學錶徵
第11章 化學和物理錶徵
第12章 可靠性和失效分析
附錄1 符號錶
附錄2 術語與縮寫
索引

探尋微觀世界的奧秘：半導體材料與器件的錶徵藝術 在飛速發展的現代科技浪潮中，半導體技術無疑是驅動這場變革的核心力量。從我們手中觸及的智能手機，到支撐起龐大數據中心的服務器，再到引領未來能源革命的太陽能電池，其背後都凝聚著對半導體材料與器件精細入微的理解與控製。而這一切的基石，便是科學而嚴謹的“錶徵”。 “半導體材料與器件錶徵”並非僅僅是簡單的測量與記錄，它是一門集物理學、化學、材料學、電子工程學以及先進的探測技術於一體的交叉學科。它緻力於揭示半導體材料在原子、分子、晶體結構層麵的微觀構造，探究其電子、光學、熱學等物理特性，並深入瞭解這些微觀屬性如何影響宏觀的器件性能。通過對半導體材料與器件的精確錶徵，我們可以洞察其內在的運作機製，診斷潛在的缺陷，優化製備工藝，最終實現性能的突破與創新。 想象一下，一塊未經雕琢的矽晶圓，它內部可能隱藏著錯綜復雜的晶格缺陷、微量的雜質原子，或是微妙的應力分布。這些看似微不足道的“瑕疵”，卻可能對最終製成的芯片産生決定性的影響，導緻性能下降甚至完全失效。錶徵技術，就像是科學傢手中的顯微鏡與探測器，能夠穿透物質的錶象，揭示其最深層次的秘密。從原子級的精準定位，到納米尺度的形貌觀察，再到宏觀的電學特性測量，錶徵技術為我們提供瞭一個多維度、多尺度的半導體世界全景圖。 為何錶徵如此重要？ 其重要性體現在以下幾個方麵： 理解與優化材料生長： 半導體材料的質量直接決定瞭器件的性能。通過錶徵技術，我們可以實時監測外延生長、薄膜沉積等過程中的晶體質量、錶麵粗糙度、組分均勻性等關鍵參數，從而及時調整工藝條件，獲得高質量的材料。例如，高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）能夠清晰地顯示原子排列，幫助我們理解晶格缺陷的成因。X射綫衍射（XRD）則可以精確測定晶體的結構和取嚮，確保材料的完整性。 探索新材料與新結構： 隨著半導體技術的不斷進步，新穎的半導體材料和器件結構層齣不窮。為瞭開發和驗證這些新技術，高效準確的錶徵方法是不可或缺的。例如，新型寬禁帶半導體材料（如氮化鎵、碳化矽）在高溫高壓和高頻器件領域展現齣巨大潛力，而理解其電子輸運特性、缺陷行為以及界麵行為，則需要依賴多種錶徵手段的協同。 診斷與分析器件故障： 當一個半導體器件齣現性能問題或失效時，錶徵技術是定位和診斷問題的利器。通過對器件進行電學參數測試、形貌分析、化學成分探測等，可以 pinpoint 問題的根源，是材料缺陷、工藝偏差、設計失誤還是環境因素造成。例如，掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜儀（EDS）的聯用，可以提供器件錶麵形貌信息以及各元素的分布情況，有助於分析斷綫、短路等故障。 質量控製與可靠性評估： 任何一個閤格的半導體産品都離不開嚴格的質量控製。錶徵技術貫穿於從研發到生産的每一個環節，確保材料和器件的性能符閤設計要求，並具備預期的可靠性。例如，通過老化試驗結閤電學特性監測，可以評估器件在長期工作條件下的穩定性。 錶徵技術的多元化圖景 半導體材料與器件的錶徵是一個極其龐大且不斷發展的領域，涵蓋瞭眾多技術方法，它們各具特色，又常常相互補充，共同構建起對半導體世界的全方位認識。以下是一些代錶性的錶徵技術類彆： 結構與形貌錶徵： 光學顯微鏡 (Optical Microscopy)： 最基礎的形貌觀察手段，適用於宏觀缺陷和錶麵特徵的初步檢查。 掃描電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscopy, SEM)： 提供高分辨率的樣品錶麵形貌圖像，能夠觀察微納米尺度的結構細節。結閤能譜儀（EDS/EDX）可以進行元素成分分析。 透射電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscopy, TEM)： 能夠達到原子級彆的分辨率，直接觀察晶體結構、位錯、晶界等內部缺陷。高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）更是揭示原子排列的金標準。 原子力顯微鏡 (Atomic Force Microscopy, AFM)： 能夠以納米甚至亞納米的精度測量樣品錶麵形貌、高度變化，並可用於探測錶麵力學、電學等性質。 X射綫衍射 (X-ray Diffraction, XRD)： 用於確定材料的晶體結構、晶格參數、擇優取嚮以及相組成。對晶體質量的評估也至關重要。 成分與化學錶徵： X射綫光電子能譜 (X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)： 能夠測量樣品錶麵的元素組成和化學態，對於分析錶麵氧化、摻雜分布以及化學鍵閤狀態非常有用。 俄歇電子能譜 (Auger Electron Spectroscopy, AES)： 也是一種錶麵成分分析技術，與XPS互為補充，在某些方麵具有更高的空間分辨率。 二次離子質譜 (Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS)： 能夠提供極低的探測限，用於分析材料的微量元素分布，尤其是垂直方嚮的深度剖析。 傅裏葉變換紅外光譜 (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR)： 用於識彆材料中的分子振動模式，常用於分析非晶態材料、有機雜質以及某些無機化閤物。 電子與光學性質錶徵： 光緻發光 (Photoluminescence, PL)： 通過激發樣品産生光，然後測量其發光光譜，可以獲得材料的能帶結構、缺陷能級以及載流子復閤機製的信息。 紫外-可見吸收光譜 (UV-Vis Absorption Spectroscopy)： 測量樣品對光的吸收情況，用於確定材料的帶隙能量以及光學躍遷特性。 拉曼光譜 (Raman Spectroscopy)： 探測樣品在激光照射下的散射光，可以獲得材料的晶格振動模式、相變信息以及應力狀態。 霍爾效應測量 (Hall Effect Measurement)： 測量材料的載流子濃度、遷移率和導電類型，是瞭解半導體導電性質的基礎。 C-V (Capacitance-Voltage) 測量： 用於探測半導體結的摻雜濃度分布、耗盡層寬度以及錶麵狀態等電容-電壓特性。 電學與可靠性錶徵： I-V (Current-Voltage) 測量： 測量器件的電流-電壓關係，用於評估器件的導通特性、漏電流、閾值電壓等關鍵參數。 瞬態電學測量 (Transient Electrical Measurements)： 監測器件在不同激勵下的瞬態響應，能夠揭示載流子的注入、傳輸和復閤過程。 掃描探針電學技術 (Scanning Probe Electrical Techniques)： 如開爾文探針顯微鏡 (Kelvin Probe Force Microscopy, KPFM)，可以測量樣品錶麵的功函數分布，與器件的電荷注入和傳輸直接相關。 器件可靠性測試 (Device Reliability Testing)： 包括恒定應力、動態應力、溫度循環等，結閤電學參數的監測，評估器件的長期穩定性。 錶徵技術在實踐中的應用 這些錶徵技術的應用幾乎涵蓋瞭半導體産業的各個角落： 集成電路 (IC) 製造： 從晶圓的純度檢測、薄膜的厚度和均勻性控製，到芯片的缺陷掃描、失效分析，錶徵技術是保證IC生産質量和良率的關鍵。 光電器件： LED、激光器、光電探測器、太陽能電池等，其性能的提升離不開對材料發光、吸收特性以及界麵復閤行為的深入理解，這都需要藉助於PL、UV-Vis、TEM等手段。 功率器件： GaN、SiC等寬禁帶材料在電力電子領域扮演著越來越重要的角色，其高壓、高溫下的可靠性分析，往往需要結閤XRD、TEM、AFM等進行全麵的錶徵。 傳感器： 各種類型的半導體傳感器，其靈敏度、選擇性和響應速度都與材料的錶麵特性、化學敏感性息息相關，XPS、AES、AFM等在此類器件的研發中發揮著重要作用。 柔性電子與可穿戴設備： 新興的柔性半導體材料和器件，其形貌、力學性能和電學穩定性，需要AFM、SEM等技術的配閤纔能得到有效評估。 未來的挑戰與展望 隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，以及對材料性能要求的日益提高，半導體材料與器件的錶徵技術正麵臨著前所未有的挑戰。如何實現更高的時間分辨率、空間分辨率和靈敏度？如何開發更非破壞性的錶徵方法？如何將多種錶徵技術進行有效融閤，以獲得更全麵的信息？這些都是當前研究的熱點。 同時，人工智能和大數據技術也在為錶徵領域帶來新的機遇。通過機器學習算法對海量的錶徵數據進行分析，有望加速新材料的發現，優化器件設計，甚至實現智能化的錶徵過程。 總之，半導體材料與器件錶徵是一門充滿活力與挑戰的科學，它不僅是理解微觀世界奧秘的鑰匙，更是推動半導體技術不斷嚮前發展的強大引擎。對這一領域的深入探索，將持續引領我們走嚮更加智能、高效、綠色的未來。

評分☆☆☆☆☆

這本書的專業性和深度是我之前從未接觸過的。我原本以為會是一本比較晦澀難懂的書，但齣乎意料的是，它用一種非常係統化的方式，將半導體材料和器件的錶徵技術一一剖析。我特彆欣賞它在介紹每一種技術時，都會先從其物理原理齣發，然後詳細講解實驗步驟和數據分析方法，最後再給齣實際的應用案例。這種層層遞進的講解方式，讓我能夠逐步建立起對各項技術的認知。 尤其是在設備和測量部分，作者並沒有迴避實際操作中的細節，比如儀器校準、誤差分析等等。這對於真正想要進行實驗的人來說，無疑是極其寶貴的經驗。雖然我目前隻是在學習階段，但這些細節讓我意識到，理論與實踐之間存在著許多需要剋服的挑戰。書中還涉及瞭許多前沿的錶徵技術，它們在解決更復雜的科學問題時發揮著關鍵作用，這讓我對半導體領域的研究深度和廣度有瞭更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠係統性地梳理半導體材料和器件錶徵方法的書籍，而《半導體材料與器件錶徵（第3版）》恰好滿足瞭我的需求。這本書的內容非常全麵，幾乎涵蓋瞭所有主流的錶徵技術，從宏觀到微觀，從電學到光學，從結構到成分，無所不包。我尤其喜歡它在介紹每一種技術時，都附帶瞭大量的圖示和錶格，這使得原本可能比較枯燥的理論知識變得生動易懂。 而且，這本書的編排邏輯非常清晰，每一章都圍繞著一個特定的錶徵技術展開，詳細介紹瞭其基本原理、實驗設備、測量方法以及數據解讀。這使得我能夠有條不紊地學習，逐步掌握各種錶徵技術的精髓。更讓我驚喜的是，書中還穿插瞭許多實際應用案例，讓我能夠將所學的理論知識與實際的科研問題聯係起來，從而更好地理解錶徵技術在解決實際問題中的重要作用。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，這本書的價值遠不止於其內容的專業性。它更在於其提供的一種思考方式和解決問題的框架。在學習過程中，我不僅學會瞭各種錶徵技術的具體操作方法，更重要的是，我開始理解瞭如何從材料和器件的性質齣發，去選擇閤適的錶徵手段，並如何根據實驗結果來分析和解讀數據。書中很多章節都以“問題導嚮”的方式展開，先提齣一個實際研究中遇到的問題，然後介紹相關的錶徵技術如何幫助解決這個問題。 這種學習方式讓我覺得非常實用，也更有動力。我感覺自己不再是被動地接受知識，而是主動地去探索和學習。而且，書中對於一些實驗誤差的分析和討論，讓我意識到科學研究並非一成不變，而是需要嚴謹的態度和不斷優化的過程。雖然我可能還無法完全掌握書中的所有內容，但我相信，這本書將成為我未來在半導體領域學習和研究的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格和敘述方式讓我耳目一新。它並非那種純粹的教科書式寫作，而是更像一位經驗豐富的導師在娓娓道來。作者在講解復雜概念時，常常會用一些生動的比喻和形象的類比，讓我能夠快速理解。而且，書中並沒有迴避一些技術細節，而是以一種非常有條理的方式將其呈現齣來，比如在講解某些分析方法的數學推導時，作者會先給齣清晰的邏輯框架，再逐步進行展開，讓我能夠理解其中的脈絡。 我也非常欣賞作者對於不同錶徵技術之間的聯係和區彆的闡述。很多時候，我們會發現不同的技術似乎都在研究相似的問題，但它們各自的側重點和優勢卻各不相同。這本書恰恰能幫助讀者理清這些關係，從而在實際的研究中選擇最閤適的錶徵手段。此外，書中還涉及瞭一些前沿的錶徵技術，這讓我能夠對半導體領域的發展趨勢有一個初步的瞭解，也為我未來的學習方嚮提供瞭參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是給我打開瞭一個新世界的大門！我一直對半導體領域充滿好奇，但又覺得它非常高深莫測，直到我翻開瞭這本《半導體材料與器件錶徵（第3版）》。雖然我不是專業的科研人員，但書中的內容組織得非常清晰，從基礎概念講起，循序漸進地深入到各種錶徵技術的原理和應用。最讓我印象深刻的是，它不僅僅是枯燥的理論堆砌，而是通過大量的圖例和實例，將抽象的概念形象化，比如在介紹晶體缺陷的錶徵時，那些顯微鏡下的圖像讓我直觀地感受到瞭材料內部的“秘密”。 我也特彆喜歡書中對不同錶徵技術優缺點的對比分析。很多時候，我們隻知道有某種技術，但不知道它適閤什麼場景，有什麼局限性。這本書就像一位經驗豐富的導師，會告訴你什麼時候應該選擇X射綫衍射，什麼時候又需要光緻發光譜，並且會解釋為什麼。這對於我這樣想要初步瞭解這個領域，又希望能夠抓住重點的讀者來說，簡直是寶藏。而且，書中還提到瞭很多前沿的錶徵技術，雖然我可能暫時還無法完全理解其精髓，但至少讓我知道瞭這個領域在不斷發展，有新的工具和方法在湧現，這讓我對未來的學習充滿瞭期待。