(全英文)半導體納米材料在太赫茲電場中的特性瀋韜 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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瀋韜 著

圖書標籤:

• Semiconductor Nanomaterials
• Terahertz
• Terahertz Spectroscopy
• Nanomaterials
• Semiconductors
• Optoelectronics
• Material Science
• Physics
• Nanotechnology
• THz Technology

店鋪： 詩書雅韻圖書專營店

齣版社： 冶金工業齣版社

ISBN：9787502461614

商品編碼：29665427501

包裝：平裝

齣版時間：2014-03-01

基本信息

書名：(全英文)半導體納米材料在太赫茲電場中的特性瀋韜

定價：36.00元

作者：瀋韜

齣版社：冶金工業齣版社

齣版日期：2014-03-01

ISBN：9787502461614

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統詳盡地介紹瞭半導體基礎納米結構在太赫茲電場中的響應特性、空間載流子受激運動機理、解析及快速分析的方法。涵蓋瞭半導體基礎理論，載流子輸運方程分析、有限元數值方法解析、等效電路分析方法等內容。《半導體納米材料在太赫茲電場中的特性(英文版)》由瀋韜編著。

目錄

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1　Introduction
　References
2　Theoretical Framework
　2.1　Electromagic Field Theory
　2.2　Brief Review on Related Semiconductor Physics
　　2.2.1　Energy band theory
　　2.2.2　Carrier concentration at thermal equilibrium
　2.3　Charge Transport in Semiconductor
　References
3　Semiconductor Nanostructure in the Static Electric Field　
　3.1　Semiconductor Nanoplate in the Static Field
　3.2　Semiconductor Nanoparticle in the Static Field
4　Response of Elementary Semiconductor Nanostructures in Quasi-Static Electric Field
　4.1　Carrier Dynamics
　4.2　Semiconductor Nanoplate in the Quasi-Static Field
　4.3　Semiconductor Nanoparticle in the Quasi-Static Field
　References
5　Full Wave Analysis
　5.1　Full Wave Analysis of a Semiconductor Nanoparticle
　5.2　Response of Semiconductor Nanoparticle with High Doping Level in Dynamic Field
6　Equivalent Circuit Representation for Conductive Nanostructure
　6.1　Basic Concepts of Equivalent Circuit
　6.2　Equivalent Circuit Representation for the Semiconductor Nanoplate
　6.3　Equivalent Circuit Representation for the Semiconductor Nanoparticle
　6.4　Equivalent Circuit Representation for the Metal Nanoparticle
　References
7　Conclusion
　7.1　Summary
　7.2　Suggestions for Future Work
Appendix A
Appendix B

作者介紹

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文摘

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序言

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太赫茲技術：前沿探索與應用展望 太赫茲（Terahertz, THz）波，即頻率介於300 GHz到3 THz之間的電磁波，憑藉其獨特的性質，正成為科學研究和技術應用的新興焦點。這一波段的電磁波，由於其能量較低，不易對生物組織造成電離損傷，同時又能夠穿透許多非導電性材料，如衣物、塑料、陶瓷等，這使得它在無損檢測、成像、通信、安防等領域展現齣巨大的潛力。 太赫茲波的産生與探測：技術的革新 太赫茲技術的蓬勃發展，離不開高效、穩定、便攜的太赫茲波産生與探測技術。傳統的太赫茲波産生方法，如利用非綫性光學晶體倍頻、光導天綫以及量子級聯激光器（QCLs）等，都在不斷推陳齣新，嚮著更寬的帶寬、更高的輸齣功率和更便捷的操作性邁進。例如，基於光梳技術的太赫茲波産生，能夠實現精確的頻率調諧；而新興的半導體器件，如光電導天綫和THz QCLs，正變得越來越集成化和小型化。 在探測端，同樣麵臨著諸多挑戰。高速光電探測器、熱釋電探測器、以及各類THz傳感器，都在不斷提升著探測靈敏度、響應速度和空間分辨率。近年來，基於納米材料的太赫茲探測器，如石墨烯、二維材料等，因其優異的光電導特性和快速響應速度，成為研究的熱點，有望在未來實現更小型化、高性能的THz探測係統。 太赫茲波與物質的相互作用：揭示內在特性 太赫茲波與物質的相互作用是理解其應用的基礎。當太赫茲波照射到物質上時，會發生吸收、反射、透射、散射等現象。這些相互作用的強度和模式，高度依賴於物質的分子結構、晶體結構、以及其在太赫茲波段的介電響應。 分子振動與轉動： 許多分子在太赫茲波段擁有特徵的振動和轉動能級，這使得太赫茲光譜成為識彆和錶徵分子的有力工具。例如，水分子在太赫茲波段有強烈的吸收峰，這使得太赫茲成像能夠區分含水量不同的物質。復雜有機分子，特彆是生物分子，其骨架振動和構象變化也常常體現在太赫茲光譜中，為研究生物大分子的構象變化、藥物分子的相互作用等提供瞭可能。 晶格振動（聲子）： 在固態材料中，太赫茲波能夠激發晶格振動，即聲子。材料的晶體結構、缺陷、以及相變都會影響其聲子譜，從而在太赫茲譜中留下印記。這使得太赫茲技術在晶體材料的錶徵、相變研究、以及缺陷檢測方麵具有獨特優勢。例如，半導體材料的摻雜濃度、晶格缺陷的類型和密度，都會影響其THz響應，從而可以通過THz譜進行量化分析。 自由載流子動力學： 在導電材料中，特彆是半導體材料，太赫茲波能夠激發自由載流子的運動。自由載流子的濃度、遷移率、以及散射機製，都會影響材料的介電常數和電導率，從而改變太赫茲波的傳播特性。對自由載流子動力學的研究，是理解半導體材料太赫茲響應的關鍵，也為開發新型半導體器件提供瞭理論基礎。 太赫茲成像技術：穿透現實的“X光” 太赫茲成像技術因其穿透非導電性材料的能力，在許多領域具有顛覆性應用前景。 安防檢查： 太赫茲成像能夠穿透衣物，檢測隱藏的武器、違禁品，而無需剝離衣物，保證瞭隱私和效率。這使得它在機場、車站等公共場所的安全檢查中具有巨大的潛力。 無損檢測： 在工業領域，太赫茲成像可以用於檢測材料內部的缺陷、裂紋、空洞，以及評估塗層厚度，而不會對産品造成任何損傷。這在航空航天、汽車製造、電子元件檢測等領域具有重要的應用價值。 醫學診斷： 太赫茲波對生物組織無害，且能夠區分不同含水量的組織，這為早期癌癥檢測、皮膚病診斷、以及燒傷程度評估提供瞭新的手段。例如，通過太赫茲成像可以觀察到癌變組織與正常組織之間含水量的差異，實現早期診斷。 太赫茲通信：下一代高速無綫傳輸 隨著信息技術的飛速發展，對數據傳輸速率的需求日益增長。太赫茲頻段具有極大的帶寬資源，有望實現超高速度的無綫通信。 超高數據速率： 太赫茲頻段的巨大帶寬能夠支持Tbps（每秒太比特）級彆的數據傳輸，這遠超目前微波和毫米波通信的能力，為未來的6G甚至更高級彆的無綫通信奠定基礎。 定嚮傳輸與安全性： 太赫茲波的指嚮性強，易於形成定嚮傳輸，這有助於減少信號乾擾，提高通信的安全性。同時，其較短的傳輸距離也限製瞭信號的泄露範圍。 潛在應用： 超高帶寬的太赫茲通信有望應用於虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、高清視頻流、以及大規模數據中心之間的互聯互通，徹底改變人們的生活和工作方式。 太赫茲光譜與化學、生物學研究 太赫茲光譜因其能夠探測到物質的獨特分子振動和轉動信息，在化學和生物學研究中扮演著越來越重要的角色。 藥物研發與質量控製： 太赫茲光譜可以用於鑒彆藥物的晶型，研究藥物的溶劑化過程，以及檢測藥物的降解産物，從而確保藥物的穩定性和療效。不同晶型的藥物在THz譜上錶現齣不同的特徵峰，這對於藥物的專利保護和生産控製至關重要。 生物分子相互作用研究： 通過太赫茲光譜，可以研究蛋白質、核酸等生物大分子的構象變化，以及它們與小分子（如藥物）的結閤動力學。例如，研究蛋白質摺疊過程中的構象變化，或者藥物分子與靶蛋白的結閤模式。 食品安全檢測： 太赫茲光譜能夠穿透包裝材料，快速檢測食品中的添加劑、汙染物、以及真僞，為食品安全提供瞭新的檢測手段。 太赫茲技術麵臨的挑戰與未來展望 盡管太赫茲技術展現齣巨大的潛力，但其發展仍麵臨一些挑戰： 太赫茲源的效率和功率： 提高太赫茲源的效率和輸齣功率，是實現遠距離傳輸和復雜應用的關鍵。 太赫茲器件的集成與小型化： 將太赫茲係統集成到小型化、低成本的器件中，是實現其大規模商業化應用的前提。 傳輸損耗： 太赫茲波在空氣中存在一定的傳輸損耗，特彆是在潮濕環境中，水分子的強吸收會顯著衰減信號。這限製瞭太赫茲通信的應用距離。 標準與法規： 隨著技術的成熟，相關的國際標準和法規的建立也將成為推動其發展的重要因素。 未來，隨著科學技術的不斷進步，太赫茲技術有望在各個領域迎來突破性的發展。我們期待看到更高效、更小型化的太赫茲器件，更強大的太赫茲成像和通信係統，以及更廣泛的在科學研究和國民經濟中的應用。太赫茲波，這一介於微波和紅外之間的“電磁波盲區”，正在逐漸被揭開其神秘麵紗，並有望成為驅動下一代技術革命的關鍵力量。

評分☆☆☆☆☆

這部書的封麵設計倒是挺有意思的，那種深邃的藍色調，配上一些抽象的幾何圖形，隱約能感受到一種前沿科技的冰冷與精準。我當時拿起它，主要是衝著這個領域的好奇心去的。畢竟，太赫茲（THz）頻段一直被認為是電磁波譜中“遺失的波段”，它連接瞭微波和紅外，有著巨大的應用潛力，但研究起來也相當棘手。我本以為這本書會像很多教科書那樣，從基礎的麥剋斯韋方程組講起，然後逐步深入到材料的宏觀響應。然而，當我翻閱目錄時，發現它似乎更注重於一種“自下而上”的視角，聚焦於納米尺度下的量子效應和界麵現象。這讓我有些意外，也帶來瞭新鮮感。通常，這類書籍要麼過於理論化，堆砌著復雜的數學推導，讓人望而卻步；要麼又過於工程化，隻停留在應用層麵而缺乏對物理機製的深入挖掘。這本書的敘事節奏似乎在尋找一個微妙的平衡點，試圖用一種更直觀的方式去描繪那些在納米尺度下，電子和晶格振動如何被太赫茲場精確調控的過程。我對它能否成功地將量子力學的精妙與實際材料的復雜性結閤起來，保持著一種審慎的期待。特彆是關於界麵缺陷對太赫茲吸收和透射的影響，那可是決定實際器件性能的關鍵因素。

評分☆☆☆☆☆

整本書的論述風格，有一種潛移默化的引導性，它似乎總是在暗示讀者，當前的知識體係存在哪些尚未被充分探索的“暗區”。在討論太赫茲波與納米材料的相互作用時，作者非常注重引入“局域場增強”的概念，並詳盡分析瞭如何通過優化納米結構的幾何形狀，比如改變錐度和間距，來實現對特定太赫茲頻率的極緻耦閤。這部分內容與其說是理論介紹，不如說更像是一本高手之間的“工程心法”。它不像教科書那樣提供標準答案，而是提供瞭一套解決問題的思維框架——如何將電磁理論、材料科學和納米加工技術無縫銜接地結閤起來。對於那些希望將研究成果轉化為實際原型器件的研究人員來說，這種注重“可操作性”和“優化路徑”的討論，其價值甚至超過瞭純粹的基礎物理推導。這本書的深度和廣度，讓人在閤上書本後，仍能感受到思維被持續激發的狀態，迫不及待地想迴到實驗室去驗證書中的某些大膽猜想。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排，尤其是對不同類型半導體納米材料的分類討論，體現瞭作者對該領域全景的把握。它不僅僅局限於傳統的矽基或III-V族半導體，而是將目光投嚮瞭那些新興的二維材料，比如過渡金屬硫化物（TMDs）的納米片。在這些二維材料中，麵內和麵外的電學特性存在著巨大的各嚮異性，這使得它們與太赫茲場的耦閤方式變得異常復雜且有趣。書中對這些材料在不同溫度下的聲子散射機製如何影響太赫茲吸收峰的展寬和移動，進行瞭非常細緻的分析。這種跨越不同材料體係的普適性討論，避免瞭將研究局限在單一體係的弊端。讀完這部分，我感覺自己對於如何選擇和設計下一代太赫茲器件的材料平颱，有瞭一個更廣闊的視野。它不再是簡單地羅列數據，而是在引導讀者去思考，不同的晶體結構和原子排列，如何根本性地重塑材料的電磁響應。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和字體選擇，透露齣一種嚴肅的學術氣息，但閱讀體驗卻齣乎意料地流暢。它不像某些專業書籍那樣，動輒就拋齣一大段公式，讓人感覺像是在啃一塊堅硬的數學“石頭”。相反，作者似乎很擅長“講故事”，用非常形象的比喻來解釋那些抽象的物理概念。比如，書中描述納米結構中的等離激元共振時，那種類比於水麵漣漪的描述，一下子就讓原本晦澀的電磁耦閤問題變得生動起來。我特彆欣賞其中對於“尺寸效應”的探討。在宏觀世界，我們習慣瞭材料性質的穩定，但在納米尺度下，邊界條件變得空前重要。書中詳盡地分析瞭不同尺寸的量子點、納米綫陣列，其對特定頻率太赫茲波的響應差異，這種細緻的對比，對於理解如何“定製”材料特性來適應特定的太赫茲應用至關重要。它讓我開始重新思考，我們對“半導體”這個概念的理解，在麵對維度降至個位數納米時，到底需要修正多少。這種深入骨髓的材料物理洞察，是這本書給我最大的驚喜之一。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，在開始閱讀之前，我對於“瀋韜”這個名字在半導體物理領域的名氣並不十分熟悉，但這不妨礙我對書籍內容的判斷。這本書給我留下的最深刻印象是其對實驗觀測與理論模擬之間鴻溝的填補嘗試。太赫茲波段的測量本身就極具挑戰性，信噪比、樣品製備的均勻性都是大問題。這本書在描述實驗結果時，並沒有迴避這些技術難點，而是坦誠地指齣瞭當前技術的局限性，並藉此引齣瞭更先進的理論模型需求。特彆是關於非綫性效應的部分，當太赫茲場足夠強時，材料內部的載流子輸運不再是綫性的歐姆行為，這種高場下的動力學行為，書中通過引入時間分辨的模擬方法進行瞭深入探討。我感覺作者在這部分內容的處理上，展現瞭極高的科研敏感度，沒有停留在錶麵化的描述，而是試圖穿透現象，觸及背後的基本物理機製。這種既腳踏實地觀察現象，又大膽嘗試構建新模型的態度，是真正有價值的學術探索的標誌。