| 圖書基本信息 | |||
| 圖書名稱 | 半導體多層膜中的電子和聲子 | 作者 | 裏德利(B. K. Ridley) |
| 定價 | 78.00元 | 齣版社 | 北京大學齣版社 |
| ISBN | 9787301245149 | 齣版日期 | 2014-08-01 |
| 字數 | 頁碼 | 428 | |
| 版次 | 1 | 裝幀 | 平裝 |
| 開本 | 16開 | 商品重量 | 0.4Kg |
| 內容簡介 | |
| 納米技術的發展催生瞭隻有幾個分子厚度的半導體結構,這給該結構中電子和聲子的物理帶來瞭重要影響。《半導體多層膜中的電子和聲子(第二版)(英文影印版)》闡述瞭量子阱和量子綫中的電子和聲子囚禁對半導體特性的影響。第二版中加入瞭電子自鏇弛豫、六角縴鋅晶格、氮化物結構和太赫茲源等方麵的內容。本書獨特之處在於對光學聲子的微觀理論的闡述,其由囚禁引起的徑嚮性質改變以及與電子的相互作用等。 本書適閤半導體物理領域的研究者和研究生閱讀。 |
| 作者簡介 | |
| (英) 裏德利(B. K. Ridley),英國埃塞剋斯大學教授。 |
| 目錄 | |
| Preface page xi Introductio1 1 Simple Models of the Electron-PhonoInteractio9 1.1 General Remarks 9 1.2 Early Models of Optical-PhonoConfinement 10 1.2.1 The Dielectric-Continuum (DC) Model 11 1.2.2 The Hydrodynamic (HD) Model 16 1.2.3 The Reformulated-Mode (RM) Model 18 1.2.4 Hybrid Modes 21 1.3 The Interactioof Electrons with Bulk Phonons 22 1.3.1 The Scattering Rate 22 1.3.2 The Coupling Coefficients 24 1.3.3 The Overlap Integral i2D 27 1.3.4 The 2D Rates 29 1.3.5 The 1D Rates 34 1.4 The Interactiowith Model Confined Phonons 35 2 Quantum Confinement of Carriers 42 2.1 The Effective-Mass Equatio42 2.1.1 Introductio42 2.1.2 The Envelope-FunctioEquatio44 2.1.3 The Local Approximatio46 2.1.4 The Effective-Mass Approximatio48 2.2 The Confinement of Electrons 49 2.3 The Confinement of Holes 53 2.4 Angular Dependence of Matrix Elements 62 2.5 Non-Parabolicity 64 2.6 Band-Mixing 66 3 Quasi-Continuum Theory of Lattice Vibrations 67 3.1 Introductio67 3.2 Linear-ChaiModels 69 3.2.1 Bulk Solutions 69 3.2.2 Interface betweeNearly Matched Media 71 3.2.3 Interface betweeMismatched Media 75 3.2.4 Free Surface 75 3.2.5 Summary 76 3.3 The Envelope Functio76 3.4 Non-Local Operators 78 3.5 Acoustic and Optical Modes 80 3.6 Boundary Conditions 83 3.7 Interface Model 85 3.8 Summary 91 Appendix: The Local Approximatio94 4 Bulk Vibrational Modes iaIsotropic Continuum 97 4.1 Elasticity Theory 97 4.2 Polar Material 104 4.3 Polar Optical Waves 105 4.4 Energy Density 107 4.5 Two-Mode Alloys 114 5 Optical Modes ia Quantum Well 119 5.1 Non-Polar Material 119 5.2 Polar Material 122 5.3 Barrier Modes: Optical-PhonoTunnelling 127 5.4 The Effect of Dispersio137 5.5 Quantizatioof Hybrid Modes 137 6 Superlattice Modes 141 6.1 Superlattice Hybrids 141 6.2 Superlattice Dispersio144 6.3 General Features 148 6.4 Interface Polaritons ia Superlattice 154 6.5 The Role of LO and TO Dispersio155 6.6 Acoustic Phonons 157 7 Optical Modes iVarious Structures 160 7.1 Introductio160 7.2 Monolayers 160 7.2.1 Single Monolayer 162 7.2.2 Double Monolayer 166 7.3 Metal-Semiconductor Structures 170 7.4 Slab Modes 173 7.5 Quantum Wires 176 7.6 Quantum Dots 181 8 Electron-Optical PhonoInteractioia Quantum Well 182 8.1 Introductio182 8.2 Scattering Rate 183 8.3 Scattering Potentials for Hybrids 184 8.4 Matrix Elements for aIndefinitely Deep Well 185 8.5 Scattering Rates for Hybrids 187 8.6 Threshold Rates 189 8.7 Scattering by Barrier LO Modes 192 8.8 Scattering by Interface Polaritons 194 8.9 Summary of Threshold Rates iaIndefinitely Deep Well 197 8.9.1 Intrasubband Rates 197 8.9.2 Intersubband Rates 198 8.10 Comparisowith Simple Models 199 8.11 The Interactioia Superlattice 202 8.12 The InteractioiaAlloy 205 8.13 PhonoResonances 206 8.14 Quantum Wire 208 8.15 The Sum-Rule 209 Appendix: Scalar and Vector Potentials 212 9 Other Scattering Mechanisms 217 9.1 Charged-Impurity Scattering 217 9.1.1 Introductio217 9.1.2 The Coulomb Scattering Rate 220 9.1.3 Scattering by Single Charges 221 9.1.4 Scattering by Fluctuations ia Donor Array 223 9.1.5 AExample 225 9.2 Interface-Roughness Scattering 227 9.3 Alloy Scattering 230 9.4 Electron-ElectroScattering 231 9.4.1 Basic Formulae for the 2D Case 231 9.4.2 Discussio234 9.4.3 Electron-Hole Scattering 236 9.5 PhonoScattering 236 9.5.1 Phonon-PhonoProcesses 236 9.5.2 Charged-Impurity Scattering 239 9.5.3 Alloy Fluctuations and Neutral Impurities 240 9.5.4 Interface-Roughness Scattering 241 10 Quantum Screening 244 10.1 Introductio244 10.2 The Density Matrix 245 10.3 The Dielectric Functio248 10.4 The 3D Dielectric Functio250 10.5 The Quasi-2D Dielectric Functio252 10.6 The Quasi-1D Dielectric Functio259 10.7 Lattice Screening 265 10.8 Image Charges 266 10.9 The Electron-Plasma/Coupled-Mode Interactio268 10.10 Discussio272 11 The ElectroDistributioFunctio275 11.1 The BoltzmanEquatio275 11.2 Net Scattering Rate by Bulk Polar-Optical Phonons 276 11.3 Optical Excitatio278 11.4 Transport 281 11.4.1 The 3D Case 284 11.4.2 The 2D Case 286 11.4.3 The 1D Case 288 11.4.4 Discussio289 11.5 Acoustic-PhonoScattering 290 11.5.1 The 3D Case 291 11.5.2 The 2D Case 293 11.5.3 The 1D Case 294 11.5.4 Piezoelectric Scattering 296 11.6 Discussio296 11.7 Acoustic-PhonoScattering ia Degenerate Gas 300 11.7.1 Introductio300 11.7.2 Energy- and Momentum-RelaxatioRates 300 11.7.3 Low-Temperature Approximatio304 11.7.4 The ElectroTemperature 306 11.7.5 The High-Temperature Approximatio306 12 SpiRelaxatio311 12.1 Introductio311 12.2 The Elliot-Yafet process 313 12.3 The D'yakonov-Perel Process 317 12.3.1 The DP Mechanism ia Quantum Well 322 12.3.2 Quantum Wires 324 12.4 The Rashba Mechanism 326 12.5 The Bir-Aranov-Pikus Mechanism 326 12.6 Hyperfine Coupling 329 Appendix 1 332 Appendix 2 333 Appendix 3 335 13 Electrons and Phonons ithe Wurtzite Lattice 336 13.1 The Wurtzite Lattice 336 13.2 Energy Band Structure 338 13.3 Eigenfunctions 340 13.4 Optical Phonons 343 13.5 Spontaneous Polarizatio346 Appendix 1 Symmetry 347 14 Nitride Heterostructures 349 14.1 Single Heterostructures 349 14.2 Piezoelectric Polarizatio351 14.3 PolarizatioModel of Passivated HFET with Field Plate 354 14.4 The PolarizatioSuperlattice 358 14.4.1 Strai358 14.4.2 DeformatioPotentials 359 14.4.3 Fields 359 14.5 The AlN/GaN Superlattice 360 14.6 The Quantum-Cascade Laser 366 Appendix Airy Functions 368 15 Terahertz Sources 369 15.1 Introductio369 15.2 Bloch Oscillations 370 15.3 Negative-Mass NDR 373 15.3.1 The Esaki-Tsu Approach 375 15.3.2 Lucky Drift 376 15.3.3 The Hydrodynamic Model 377 15.4 Ballistic Transport 378 15.4.1 Optical-Phonon-Determined Transit-Time Oscillations 379 15.4.2 Transit-Time Oscillations ia Short Diode 379 15.4.3 Negative-Mass NDR 380 15.4.4 Bloch Oscillations 383 15.5 Femtosecond Generators 387 15.5.1 Optical Non-Linear Rectification. 387 15.5.2 Surge Current 388 15.5.3 Dember Diffusio388 15.5.4 Coherent Phonons 389 15.5.5 Photoconductive Switch 389 15.6 CW Generators 389 15.6.1 Photomixing 389 15.6.2 Quantum-Cascade Lasers 390 Appendix 392 Appendix 1 The Polar-Optical Momentum-RelaxatioTime ia 2D Degenerate Gas 393 Appendix 2 Electron/Polar Optical PhonoScattering Rates in a Spherical Cosine Band 395 References 397 Index 406 |
| 編輯推薦 | |
| 《半導體多層膜中的電子和聲子(第二版)(英文影印版)》是影印版英文專著,原書由劍橋大學齣版社於2009年齣版。半導體科學與技術是當代重要的研究領域。因之催生的各種應用數不勝數。半導體多層膜則是納米技術發展的産物,具有重要的科研價值和巨大的應用潛力。本書作為研究其中電子和聲子的學術專著,會給這一領域的研究者以很大的收獲。 |
| 文摘 | |
| 序言 | |
這本書的深度和廣度確實超齣瞭我最初的預期。我原本以為它會側重於某一個特定的半導體材料體係,比如矽基或III-V族化閤物,但它展現齣的是一種更加宏觀和普適的物理視野。我印象最深的是關於聲子散射機製的分析部分,那段內容詳實得令人驚嘆。作者不僅僅羅列瞭聲子與電子、聲子與聲子之間的各種耦閤模式,還深入探討瞭這些微觀過程如何影響材料的熱導率和載流子遷移率。我在閱讀時,常常需要放慢速度,反復咀ட்ட那些關於晶格振動和電子能量交換的描述。有一段關於界麵聲學不匹配對熱阻增加的論述,作者引入瞭非平衡態格林函數的方法進行理論建模,雖然數學上頗具挑戰性,但其背後的物理圖像卻異常清晰。這讓我意識到,要真正理解高性能半導體器件的工作原理,就必須將熱學效應和電學效應結閤起來進行多物理場耦閤分析。這本書為我提供瞭一個極好的理論框架,讓我能夠跳齣單純的電子傳輸視角,去更全麵地審視半導體異質結的設計極限。
評分這本書的閱讀體驗,說實話,對讀者的基礎要求是相當高的。它絕不是那種可以輕鬆翻閱的科普讀物,更像是為研究生和資深研發工程師準備的專業手冊。我的體會是,如果你對傅裏葉變換、矩陣代數以及量子力學的基本假設不夠熟悉,那麼在閱讀中期涉及波導理論和態密度計算的部分時,會感到相當吃力。不過,對於那些已經具備紮實背景的讀者來說,這本書的價值就體現齣來瞭。作者在處理復雜問題時展現齣的那種嚴謹性和邏輯的連貫性,是其他一些翻譯質量參差不齊的國外教材所不具備的。我特彆喜歡作者在推導過程中對符號定義的堅持,每引入一個新的物理量,都會在腳注或括號中給齣其精確的物理意義和單位,這大大減少瞭我在對照公式時齣錯的概率。它幫助我建立瞭一種“自洽”的物理思維模型,讓我不再僅僅滿足於“知道是什麼”,而是深究“為什麼會是這樣”。
評分這本書的裝幀和印刷質量令人贊賞,這對於一本需要反復查閱的專業書籍來說至關重要。紙張的質地很好,即使用高亮筆做瞭大量的標記,紙張也不會顯得過於軟塌或油膩。最值得稱道的是圖錶的繪製精度。在涉及復雜的能帶結構圖、晶格常數與溫度依賴關係圖時,綫條清晰,坐標軸標注詳盡無誤。我記得有一張關於麵內和麵外載流子有效質量各嚮異性的對比圖,如果分辨率不夠高,那些細微的差彆很容易被忽略,但在這本書裏,即便是最細微的梯度變化也體現得淋灕盡緻。這種對細節的關注,體現瞭齣版方和作者對學術嚴謹性的最高標準。在我的案頭,這本書已經成瞭我進行器件結構優化設計時的“標準參考件”,它不僅僅提供理論,更提供瞭一種經過驗證的、可信賴的參考基準,避免瞭我在設計初期就因為依賴不準確的經驗數據而走彎路。
評分這本書的封麵設計得非常引人注目,那種深邃的藍色調,配上簡潔的幾何圖形,立刻讓人聯想到高精尖的科學領域。我是在一個偶然的機會下接觸到這本書的,當時我正在為我的畢業設計尋找一些深入的理論支撐,畢竟理論基礎不紮實,後續的實驗模擬和數據分析都會顯得蒼白無力。這本書的作者顯然在材料物理和凝聚態物理方麵有著深厚的造詣,從第一章開始,他就以一種近乎講故事的方式,循序漸進地引導讀者進入到半導體薄膜這個復雜的世界。特彆是他對能帶結構演變的細膩描繪,讓我這個初學者也能抓住核心脈絡。我記得其中有一段關於量子尺寸效應的討論,作者沒有僅僅停留在教科書式的公式推導,而是結閤瞭實際的實驗結果,用非常形象的比喻解釋瞭界麵勢壘和載流子限製是如何深刻地改變材料的宏觀電學性質的。這不僅僅是一本堆砌公式的參考書,更像是一位經驗豐富的導師,帶著你一步步解開隱藏在納米尺度下的物理奧秘。我尤其欣賞作者在章節末尾設置的“思考與探索”環節,它極大地激發瞭我主動去查閱更多前沿文獻的興趣,而不是被動地接受既有知識。
評分從更廣闊的視角來看,這本書的價值不僅僅停留在對現有半導體物理現象的闡述上,它更像是一塊“跳闆”,引導讀者思考未來器件的發展方嚮。作者在最後的幾章中,大膽地預測瞭在超晶格結構中如何通過精確控製層間耦閤來設計具有特定輸運特性的新材料。特彆是關於二維材料異質結中範德華相互作用對電子軌道疊加的影響,這部分內容雖然相對前沿,但作者的論述邏輯嚴密,給齣瞭清晰的實驗驗證思路。這對我正在進行的新型熱電材料研究具有極大的啓發性。它讓我認識到,傳統的體材料物理理論在描述這些超薄、高度界麵化的體係時已經力不從心,我們必須引入新的量子場論工具和界麵物理模型。這本書沒有給我“現成的答案”,但它為我指明瞭那些最值得投入精力去探索的“未知領域”,其價值在於它激活瞭我的研究興趣和創新思維的邊界。
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