半导体光谱和光学性质(第二版)（精） 9787030026965 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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沈学础 著

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出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030026965

商品编码：29589397394

包装：平装-胶订

出版时间：2017-01-01

图书基本信息
图书名称	半导体光谱和光学性质(第二版)（精）	作者	沈学础
定价	248.00元	出版社	科学出版社有限责任公司
ISBN	9787030026965	出版日期	2017-01-01
字数		页码
版次	31	装帧	平装-胶订
开本	128开	商品重量	0.4Kg

内容简介

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文摘

序言

半导体光谱与光学性质（第二版） 内容简介 《半导体光谱与光学性质（第二版）》是一部深入探讨半导体材料基本光学特性及其相关光谱学理论与应用的权威性著作。本书在前一版的基础上，进行了全面的更新和充实，尤其是在量子力学基础、先进材料表征技术以及最新研究进展方面，力求为读者提供一个更为系统、前沿的知识框架。本书旨在为从事半导体物理、材料科学、光学工程、凝聚态物理以及相关交叉学科的科研人员、研究生和高年级本科生提供一套详尽的参考资料。 本书的编写遵循由浅入深、理论联系实际的原则。首先，从半导体材料的基本概念入手，回顾了固体能带理论，包括本征和杂质半导体的电子结构、晶格振动（声子）以及载流子动力学。在此基础上，本书系统地阐述了半导体与光相互作用的基本原理，包括光吸收、光发射、光散射以及非线性光学效应。 第一部分：半导体基本光物理 本部分是全书的基础，为后续章节的深入探讨奠定坚实的基础。 第一章：半导体能带结构与光学跃迁 1.1 晶体结构与布里维格格子 详细介绍半导体材料的晶体结构，包括立方、六方等常见晶格类型。 阐述倒空间概念，理解布里维格格子及其简化布里维格区域。 讨论周期性势场下的电子行为，Bloch定理的引入及其重要性。 1.2 能带理论基础 深入解析薛定谔方程在周期性势场中的应用，推导出Bloch波函数。 详细讲解导带、价带、禁带的形成机制，以及直接带隙和间接带隙半导体的区别。 介绍费米能级和电子（空穴）分布函数的概念，为理解输运和光学性质做铺垫。 讨论杂质能级和缺陷对能带结构的影响，包括施主、受主能级和深能级。 1.3 光与物质的相互作用 回顾经典电磁波理论与量子力学中的光量子（光子）概念。 详细阐述偶极跃迁理论，解释光子能量如何与电子跃迁相关联。 区分直接跃迁和间接跃迁，分析不同带隙结构对吸收谱的影响。 引入局域场效应和多体效应在光学跃迁中的作用。 1.4 吸收光谱基础 定义吸收系数，并给出其与光子能量、跃迁概率以及载流子浓度的关系。 讨论Ud-Vaughn函数以及其在计算吸收系数中的应用，特别是在直接带隙半导体中。 分析间接带隙半导体吸收光谱的特点，包括声子辅助跃迁。 介绍激子概念及其在吸收光谱中的贡献，包括库仑相互作用对能级的影响。 第二章：半导体光学性质的晶体学依赖性 2.1 各向异性光学性质 讲解晶体对称性如何影响光学常数，引入介电张量概念。 分析单轴晶体（如金红石型、纤锌矿型）和双轴晶体（如正交晶系）的光学各向异性。 讨论偏振光在各向异性介质中的传播，包括折射率椭球和光波法面。 2.2 压电效应与光声效应 介绍压电效应的微观起源，以及宏观表现。 阐述压电效应如何影响晶体的电学和光学性质，例如电光效应。 讨论光声效应，即光激发产生的声波，及其应用。 2.3 磁光效应 介绍在磁场作用下半导体光学性质的改变，包括法拉第效应和法拉第回旋。 讨论塞曼效应如何导致能级分裂，并影响光谱特征。 分析磁场对载流子能谱的影响，以及由此产生的朗道能级。 第二部分：半导体光谱学技术与应用 本部分重点介绍各种先进的光谱学技术，及其在表征半导体材料特性方面的应用。 第三章：紫外-可见-近红外光谱学 3.1 分光光度计原理与仪器 详细介绍单色器、光源、探测器等关键组件的工作原理。 讨论不同光源（如卤素灯、氙灯、LED）的适用范围。 介绍常用的探测器（如硅光电二极管、InGaAs光电二极管）的性能指标。 3.2 吸收光谱测量技术 阐述透射吸收光谱测量方法，包括样品制备和数据处理。 介绍反射吸收光谱（RAS）和椭圆偏振光谱（EPS）的技术特点和应用。 讨论傅里叶变换红外（FTIR）光谱在识别分子振动模式中的应用。 3.3 发射光谱测量技术 介绍光致发光（PL）谱，包括不同激发方式（连续、脉冲）和探测方法。 分析PL谱中的峰位、峰宽、强度与材料掺杂、缺陷、温度等的关系。 讨论电致发光（EL）谱，其在LED和激光器等器件中的应用。 3.4 应用案例 通过具体实例，展示UV-Vis-NIR光谱在分析半导体带隙能量、评估材料纯度、研究掺杂均匀性、表征界面态等方面的应用。 例如，分析GaAs、Si、GaN等常见半导体材料的特征吸收和发射谱。 第四章：拉曼光谱与红外光谱 4.1 拉曼散射原理 深入解析拉曼散射的基本机制，包括分子振动与光子相互作用。 区分斯托克斯拉曼散射和反斯托克斯拉曼散射。 介绍拉曼散射的强度与分子极化率变化率的关系。 4.2 红外吸收原理 解释分子偶极矩变化与红外光吸收的关联。 讨论红外光谱在识别官能团和化学键方面的优势。 4.3 拉曼光谱仪器与技术 介绍拉曼光谱仪的关键组件，包括激光器、滤光片、光谱仪等。 讨论不同激光波长的选择对样品的影响。 介绍共振拉曼散射、表面增强拉曼散射（SERS）等增强技术。 4.4 红外光谱仪器与技术 详细介绍FTIR光谱仪的干涉仪原理。 讨论样品制备技术，如KBr压片法、ATR（衰减全反射）法。 4.5 应用案例 展示拉曼光谱在分析半导体晶格振动模式、识别晶相（如多晶硅）、检测应力、研究纳米材料振动特性等方面的应用。 例如，SiC、GaN及其氮化物异质结构、二维材料（如石墨烯、MoS2）的拉曼谱分析。 展示红外光谱在分析半导体氧化物、氢化物、表面吸附物以及掺杂元素（如氧、碳）方面的应用。 第五章：瞬态光谱学与非线性光学光谱学 5.1 瞬态吸收光谱 介绍时间分辨光谱技术，例如飞秒瞬态吸收光谱。 阐述如何通过泵浦-探测技术研究载流子弛豫过程，包括电子-空穴复合、能量弛豫等。 讨论光谱滞后效应的测量与分析。 5.2 瞬态反射光谱 介绍利用瞬态反射测量载流子动力学和表面态。 5.3 非线性光学效应 介绍二次谐波产生（SHG）、三次谐波产生（THG）等过程。 讨论三阶非线性光学效应，如克尔效应、拉曼增益/损耗。 介绍光克尔效应、自聚焦等。 5.4 非线性光学光谱学技术 介绍差频产生（DFG）、和频产生（SFG）光谱学。 讨论超快非线性光学技术在研究光子学器件（如光学开关、调制器）中的应用。 5.5 应用案例 展示瞬态光谱在研究光伏材料激子动力学、半导体激光器内部过程、光电探测器响应机制等方面的应用。 展示非线性光学技术在研究材料对称性、表面结构、以及开发新型光电器件中的作用。 第三部分：半导体光学性质的现代主题与前沿 本部分将探讨当前半导体光学研究中的热点领域，以及面向未来的研究方向。 第六章：量子点与低维半导体材料的光学性质 6.1 量子尺寸效应 详细阐述量子囚禁效应，讨论尺寸如何影响半导体的能带结构和光学性质。 介绍量子限制斯塔克效应（QCSE）和量子限制范德华效应。 6.2 量子点的制备与表征 介绍不同制备方法，如化学合成法、物理气相沉积法。 讨论量子点在PL、吸收光谱中的尺寸依赖性。 介绍激子布里渊跃迁、激子-声子耦合。 6.3 二维半导体材料（如MXenes, TMDs） 讨论石墨烯、过渡金属二硫化物（TMDs）等二维材料的独特电子和光学性质。 分析其层间耦合、激子激子相互作用。 介绍这些材料在光电子器件、传感器和催化中的应用。 6.4 一维半导体纳米线与纳米棒 讨论其各向异性光学性质和量子效应。 介绍在太阳能电池、LED等领域的应用潜力。 第七章：光与半导体复合材料 7.1 异质结与超晶格 讲解不同半导体材料形成的异质结，如p-n结、n-i-p-i结构。 深入讨论超晶格的周期性势场对能带的影响，及其光学选择定则。 介绍量子阱、量子线、量子点的超晶格结构。 7.2 等离激元学与光子晶体 介绍表面等离激元（SPPs）及其在金属-半导体复合结构中的应用。 讨论光子晶体的能带结构和光子禁带。 阐述如何利用光子晶体调控光传播和增强光学相互作用。 7.3 复合材料中的光电转换 分析太阳能电池中多层结构、界面工程对效率的影响。 讨论LED中载流子注入、辐射复合效率的优化。 第八章：计算方法与理论模型 8.1 第一性原理计算 介绍密度泛函理论（DFT）及其在计算能带结构、光学吸收谱中的应用。 讨论GW近似及其在高精度计算光学性质中的作用。 8.2 介观尺度模拟 介绍半经典方法（如蒙特卡洛模拟）研究载流子动力学。 讨论有限差分时域（FDTD）方法模拟光子器件的光学响应。 8.3 机器学习在光谱分析中的应用 介绍如何利用机器学习预测半导体材料的光学性质。 探讨机器学习在光谱数据分析和特征提取中的潜力。 《半导体光谱与光学性质（第二版）》不仅仅是一本教科书，更是一份集理论、实验和前沿研究于一体的综合性参考。本书通过严谨的数学推导，结合丰富的实验数据和实例，力求使读者深刻理解半导体材料的光学行为，并能够熟练运用各种光谱学技术进行材料表征和性能分析。本书的出版，将为推动半导体科学与技术的发展，特别是在光电子学、能源科学、量子信息等领域的进步，提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在跨学科领域摸爬滚打多年的研究人员，我深知理论的优雅与实验的残酷之间常常存在巨大的鸿沟。很多理论书籍往往沉溺于数学的纯粹美感，却对现实世界中的噪声、退化机制以及仪器限制等“非理想因素”避而不谈，这使得理论模型在实际应用中显得苍白无力。我一直在寻找的，是一本能够坦诚面对这些挑战的书。我希望作者能够以一种“过来人”的口吻，毫不避讳地揭示在处理真实数据时会遇到的各种“陷阱”和“怪现象”。例如，在讨论特定材料的光学响应时，书中能否深入分析温度波动、杂质效应或是薄膜厚度不均等实际操作中难以避免的变量，是如何系统性地扭曲测量结果的。如果一本书能够提供针对这些非理想情况的修正方法论或至少是深刻的讨论，那么它就不仅仅是一本知识的传递者，更是一位实用的“作战手册”。这种注重实战价值的深度剖析，对于一线科研工作者而言，其价值是无可估量的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧实在是太棒了，拿到手里就能感受到那种沉甸甸的质感，简直是收藏级的精品。封面设计简约而不失深度，黑底白字的标题在阳光下熠熠生辉，让人一看就心生敬畏。内页纸张的选用也极考究，光滑细腻，油墨的着色均匀，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称道的是，这本书的印刷质量达到了一个令人难以置信的高度，那些复杂的公式和图表，线条清晰锐利，没有一丝模糊或重影。尤其是那些示意图，色彩过渡自然，层次分明，仿佛触手可及。阅读体验的提升，很大程度上依赖于书籍本身的物理素质，而这本无疑在这方面做到了极致。翻阅它，就像是在欣赏一件工艺品，而不是简单地获取知识。我甚至舍不得在上面做任何标记，生怕破坏了它原有的完美。对于那些热爱实体书、注重阅读仪式感的读者来说，这本书的价值远超其内容本身，它提供了一种沉浸式的、近乎虔诚的阅读体验，让人从拿起的瞬间就感受到出版方的匠心独运。这样的书，放在书架上本身就是一种赏心悦目的风景，彰显着主人对知识和精装工艺的共同追求。

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评分☆☆☆☆☆

我最近对材料科学的某些前沿课题非常感兴趣，所以开始系统地啃读一些经典著作，希望能找到一些能启发思维的独特视角。市面上关于这个领域的书籍汗牛充栋，但大多侧重于某一狭窄的分支，或者理论阐述过于抽象晦涩，读起来枯燥乏味，像是在啃一块硬邦邦的石头。我需要的是那种能将宏大理论框架与实际实验观察巧妙结合起来的叙述方式。理想中的书，应该像一位经验丰富的大师，在为你铺设知识路径的同时，还能适时地指出那些历史上的弯路和现存的挑战。它需要有一种超越时代局限性的洞察力，能够引导读者预判未来的发展趋势，而不是仅仅停留在对过去成就的罗列。我期待看到对实验误差的深入讨论，以及不同测量方法之间的内在联系和矛盾之处，这些细节往往是区分普通教材和大师手笔的关键所在。能够提供这种深度和广度的书籍，才是真正能改变一个人研究路径的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者在叙事结构上的安排，简直可以被视为教科书级别的范例，尤其是在处理多层次、跨学科知识体系时表现出的高超技巧。我发现，他/她似乎有着极其清晰的知识脉络图，能够精准地把握住初学者与资深研究者之间的信息需求平衡点。开篇部分并没有直接跳入最复杂的数学推导，而是通过一系列精心设计的、由浅入深的案例分析，为读者搭建起一个直观的认知平台。这种“先建立直觉，后完善逻辑”的策略非常有效，它避免了让读者在尚未建立全局观之前就被细节的迷雾所吞噬。随着章节的深入，作者逐渐引入更精细的物理模型和数学工具，但每一次的引入都伴随着对背景知识的简要回顾或明确指引，使得知识的堆叠过程显得层层递进，而非简单的叠加。这种行文的节奏感和逻辑的流畅性，让人在阅读过程中有一种强烈的“豁然开朗”的满足感，仿佛作者一直在耐心地、一步步地引导你攀登知识的高峰。