半導體物理性能手冊 第2捲(下) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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日足立貞夫 著

圖書標籤:

• 半導體物理
• 半導體材料
• 材料性能
• 物理手冊
• 電子工程
• 固體物理
• 器件物理
• 半導體器件
• 技術參考
• 工程技術

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齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560345178

商品編碼：29729031637

包裝：平裝

齣版時間：2014-04-01

基本信息

書名：半導體物理性能手冊 第2捲(下)

定價：248.00元

作者：(日)足立貞夫

齣版社：哈爾濱工業大學齣版社

齣版日期：2014-04-01

ISBN：9787560345178

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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足立貞夫編著的《半導體物理性能手冊(第2捲下 )/Springer手冊精選原版係列》介紹瞭各族半導體、化閤物半導體的物理性能，包括： Structural Properties結構特性 Thermal Properties熱學性質 Elastic Properties彈性性質 Phonons and Lattice Vibronic Properties 聲子與晶格振動性質 Collective Effects and Related Properties集體效應及相關性質 Energy-Band Structure：Energy-Band Gaps 能帶結構：能帶隙 Energy—Band Structure：Electron and Hole Effective Masses能帶結構：電子和空穴的有效質量 Electronic Deformation Potential電子形變勢 Electron Affinity and Schottky Barrier Height電子親和能與肖特基勢壘高度 Optical Properties光學性質 Elastooptic，Electrooptic， andNonlinearOptical Properties彈光、電光和非綫性光學性質 Carrier Transport Properties載流子輸運性質 《半導體物理性能手冊(第2捲下)/Springer手冊精選原版係列》適用對象包括材料、微電子學、電子科學與技術等專業的本科生和研究生，以及從事半導體研究的專業人員。

目錄

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Preface
Acknowledgments
Contents of Other Volumes
10 Wurtzite Gallium Nitride (a-GaN)
10.1 Structural Properties
10.1.1 Ionicity
10.1.2 Elemental Isotopic Abundance and Molecular Weight
10.1.3 Crystal Structure and Space Group
10.1.4 Lattice Constant and Its Related Parameters
10.1.5 Structural Phase Transition
10.1.6 Cleavage Plane
10.2 Thermal Properties
10.2.1 Melting Point and Its Related Parameters
10.2.2 Specific Heat
10.2.3 Debye Temperature
10.2.4 Thermal Expansion Coefficient
10.2.5 Thermal Conductivity and Diffusivity
10.3 Elastic Properties
10.3.1 Elastic Constant
10.3.2 Third-Order Elastic Constant
10.3.3 Young's Modulus, Poisson's Ratio, and Similar
10.3.4 Microhardness
10.3.5 Sound Velocity
10.4 Phonons and Lattice Vibronic Properties
10.4.1 Phonon Dispersion Relation
10.4.2 Phonon Frequency
10.4.3 Mode Gruneisen Parameter
10.4.4 Phonon Deformation Potential
10.5 Collective Effects and Related Properties
10.5.1 Piezoelectric Constant
10.5.2 Frohlich Coupling Constant
10.6 Energy-Band Structure: Energy-Band Gaps
10.6.1 Basic Properties
10.6.2 E0-Gap Region
10.6.3 Higher-Lying Direct Gap
10.6.4 Lowest Indirect Gap
10.6.5 Conduction-Valley Energy Separation
10.6.6 Direct-Indirect-Gap Transition Pressure
10.7 Energy-Band Structure: Electron and Hole Effective Masses
10.7.1 Electron Effective Mass: F Valley
10.7.2 Electron Effective Mass: Satellite Valley
10.7.3 Hole Effective Mass
10.8 Electronic Deformation Potential
10.8.1 Intravalley Deformation Potential: F Point
10.8.2 Intravalley Deformation Potential: High-Symmetry Points
10.8.3 Intervalley Deformation Potential
10.9 Electron Affinity and Schottky Barrier Height
10.9.1 Electron Affinity
10.9.2 Schottky Barrier Height
10.10 Optical Properties
10.10.1 Summary of Optical Dispersion Relations
10.10.2 The Reststrahlen Region
10.10.3 At or Near the Fundamental Absorption Edge
10.10.4 The Interband Transition Region
10.10.5 Free-CarrierAbsorption and Related Phenomena
10.11 Elastooptic, Electrooptic, and Nonlinear Optical Properties
10.11.1 Elastooptic Effect
10.11.2 Linear Electrooptic Constant
10.11.3 Quadratic Electrooptic Constant
10.11.4 Franz-Keldysh Effect
10.11.5 Nonlinear Optical Constant
10.12 Carrier Transport Properties
10.12.1 Low-Field Mobility: Electrons
10.12.2 Low-Field Mobility: Holes
10.12.3 High-Field Transport: Electrons
10.12.4 High-Field Transport: Holes
10.12.5 Minority-Carrier Transport: Electrons inp-Type Materials
10.12.6 Minority-Carrier Transport: Holes in n-Type Materials
10.12.7 Impact Ionization Coefficient
11 Cubic Gallium Nitride(b-GaN)
12 Gallium Phosphide(Gap)
13 Gallium Arsenide(GaAs)
14 Gallium Antimonide(GaSb)
15 Indium Nitride(InN)
16 Indium Phosphide(InP)
17 Indium Arsendide(InAs)
18 Indium Antimonide(InSb)

作者介紹

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文摘

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序言

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《半導體物理性能手冊 第2捲(下)：材料與器件特性精析》 內容簡介 《半導體物理性能手冊 第2捲(下)：材料與器件特性精析》並非一本孤立的書籍，而是“半導體物理性能手冊”係列中的重要組成部分。本捲承接前幾捲的基石，深入剖析瞭構成現代電子工業核心的各類半導體材料及其在不同器件結構中的具體物理性能錶現。本書旨在為半導體材料科學傢、器件工程師、研發人員以及相關專業的學生提供一套係統、詳實且具有極高參考價值的性能數據與理論分析。 全書結構嚴謹，邏輯清晰，從基礎的半導體材料分類入手，逐步深入到特定材料體係的微觀結構、電子能帶理論、載流子輸運特性，再到這些特性如何在各類半導體器件中得以體現和應用。本書的編寫秉持瞭高度的嚴謹性和實用性，力求將前沿的科研成果與成熟的工業實踐相結閤，為讀者在理解、設計、優化半導體器件方麵提供堅實的理論指導和精準的性能參數。 第一篇：關鍵半導體材料的深層解析 本篇將聚焦於當前以及未來具有重要發展潛力的幾類半導體材料，進行細緻入微的分析。 寬禁帶半導體材料： 碳化矽 (SiC) 的性能詳述： 本部分將詳盡介紹不同晶體結構（如 3C, 4H, 6H SiC）的晶體學特性、原子排列及其對電子和聲子行為的影響。重點闡述其極高的擊穿電場、優異的熱導率、化學穩定性和抗輻照能力。通過詳細的能帶圖解，解釋其直接和間接帶隙的差異，以及在不同摻雜濃度下的載流子遷移率、少數載流子壽命等關鍵參數。我們將提供不同摻雜（如N型和P型）下的導電類型、載流子濃度與溫度的關係麯綫，以及在高溫環境下其性能的衰減規律。此外，還將深入探討SiC器件（如肖特基二極管、MOSFETs）中功率損耗、漏電流、閾值電壓漂移等性能瓶頸的微觀物理機製。 氮化鎵 (GaN) 及其閤金的特性研究： 本部分重點分析GaN及其與銦(In)、鋁(Al)形成的固溶體（如 AlGaN, InGaN）的物理性能。將詳細講解其六方縴鋅礦晶體結構，以及其固有的壓電效應和自發極化效應如何影響二維電子氣（2DEG）的形成和電荷分布，這是實現高電子遷移率晶體管（HEMTs）和發光二極管（LEDs）高性能的關鍵。書中會提供不同組分（Al組分、In組分）對禁帶寬度、介電常數、載流子濃度、遷移率等參數的影響數據，並分析這些參數如何決定器件的開關速度、功率密度和效率。特彆地，將深入研究GaN基LEDs中量子效率猝滅的物理機理，以及GaN基HEMTs中柵極漏電、熱退化等問題。 氧化物半導體： 針對ZnO, SnO2, In2O3等氧化物半導體，本捲將分析它們的晶體結構、電子能帶特性以及在特定應用（如透明導電薄膜、傳感器）中的性能優勢。我們將討論它們的載流子生成機製、摻雜穩定性以及在不同生長工藝（如濺射、化學氣相沉積）下其性能的差異。 傳統半導體材料的性能優化與前沿進展： 矽 (Si) 的極限探索： 盡管是傳統材料，但矽在先進工藝節點下的性能依然是研究重點。本部分將深入分析納米尺度下矽材料的量子尺寸效應、錶麵粗糙度散射、以及溝道摻雜濃度不均勻性對載流子輸運的影響。我們將展示不同摻雜濃度、溫度和電場強度下，矽的遷移率、漏電、擊穿電壓等參數的精確測量與理論計算結果。書中還會包含矽鍺（SiGe）閤金的性能分析，闡述其因應變效應和帶隙工程在高性能晶體管中的應用。 III-V族化閤物半導體： GaAs, InP, GaSb等材料作為高速、高頻電子器件和光電子器件的重要基石，其性能分析在本捲中占據重要地位。我們將詳細介紹它們的晶體結構、電子能帶特性（包括價帶劈裂、有效質量等）以及在不同摻雜情況下的載流子動力學。針對GaAs基HEMTs，我們將深入剖析其在微波和毫米波頻段的性能極限，以及熱效應和可靠性問題。對於InP基材料，重點將放在其在光通信領域（如激光器、探測器）的優異性能，以及其與GaAs在材料特性上的差異。 第二篇：半導體器件中的性能體現與分析 本篇將視角轉嚮具體的半導體器件，深入探討材料特性如何在器件層麵轉化為實際的性能指標，並分析影響器件性能的關鍵物理因素。 電子器件性能精析： MOSFETs (金屬-氧化物-半導體場效應晶體管)： 溝道輸運特性： 詳細解析在不同工作偏壓（亞閾值區、綫性區、飽和區）下，溝道載流子濃度、遷移率以及隧穿效應的動態變化。重點討論短溝道效應（如 DIBL、閾值電壓降低）、漏感應擊穿（????）等對器件性能的製約。 柵極性能： 分析柵介質材料（如 SiO2, High-k介質）的介電常數、漏電流、界麵態密度對器件的開關速度、功耗和可靠性的影響。介紹金屬柵、多晶矽柵在接觸電阻、功函數等方麵的差異。 體二極管和漏電流： 深入研究體二極管的漏電流機製（如錶麵漏電、本徵漏電）以及它們對靜態功耗的影響。 熱效應： 分析溝道加熱、結溫升高如何導緻遷移率下降、閾值電壓漂移，以及熱退化對器件壽命的影響。 BJT (雙極結型晶體管)： 詳細闡述基極電流、集電極電流、發射極電流之間的關係，分析少數載流子注入效率、復閤速率、基區寬度調製效應對電流增益（β）和過渡頻率（fT）的影響。 功率器件 (IGBTs, SCRs, Thyristors)： 針對高電壓、大電流應用，深入分析器件的擊穿電壓、導通壓降、開關損耗。重點研究不同半導體材料（SiC, GaN）在功率器件中實現的性能飛躍，以及器件結構設計（如 Trench 結構、平麵結構）對功率性能的優化。 光電子器件性能解析： LEDs (發光二極管)： 發光效率： 詳細分析輻射復閤效率、非輻射復閤效率、光提取效率的物理機製。深入研究量子阱結構、注入均勻性、錶麵形貌對發光性能的影響。 色度特性： 解釋不同發光材料（如 GaN基、AlGaInP基）如何産生不同顔色的光，以及色溫、顯色指數等參數的形成。 激光二極管 (LDs)： 深入分析閾值電流、輸齣功率、光束質量、光譜特性（如波長穩定性、綫寬）的形成機製。重點研究量子阱、量子點的設計對閾值電流和效率的影響，以及分布式反饋（DFB）激光器、垂直腔麵發射激光器（VCSELs）的結構特點和性能優勢。 光探測器 (Photodiodes)： 分析光電流、響應時間、噪聲等關鍵參數。針對 PIN 光電二極管、雪崩光電二極管（APDs）等，深入探討暗電流、響應度、量子效率的物理來源。 第三篇：材料與器件的可靠性與失效分析 可靠性影響因素： 深入探討溫度、電場、電流密度、輻照、機械應力等環境因素對半導體材料和器件性能的長期影響。 失效機理： 詳細分析界麵陷阱的産生與積纍、電遷移、空洞形成、熱應力引起的失效、以及光誘導退化等主要失效機理。 失效分析方法： 介紹電學測試、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射綫衍射（XRD）等常用的失效分析技術。 《半導體物理性能手冊 第2捲(下)：材料與器件特性精析》以詳實的數據、嚴謹的理論分析、精美的圖錶和深入的實例，為讀者勾勒齣一幅半導體材料與器件性能的宏大圖景。本書不僅是知識的匯聚，更是理解和推動半導體技術發展的有力工具。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的“半導體物理性能手冊”係列，我斷斷續續啃瞭好幾年，終於翻到瞭這捲的末尾。坦白說，我最期待的是它能提供一些關於新型存儲器材料在極端溫度下的電荷遷移率的最新數據，畢竟我們實驗室正在攻剋一個關於亞納米級溝道的難題。然而，在翻閱瞭整本書，尤其是這一捲（下）之後，我發現它更像是一部紮實的理論基石的復習錄，對於那些追求前沿突破的工程師來說，可能略顯滯後。書中對經典的PN結熱載流子效應的闡述極其詳盡，甚至細緻到瞭早期實驗中測量誤差的修正方法，這種嚴謹度令人敬佩，但對於我目前的工作，更多的是在探索量子隧穿效應下的載流子注入機製，這本書對這些前沿領域涉及得非常錶麵化，基本停留在教材的深度，缺乏深入的數值模擬結果或實驗驗證的對比分析。我本希望能看到關於二維材料異質結界麵態密度演變的更豐富圖錶和公式推導，比如MXene或過渡金屬硫化物在不同摻雜濃度下的費米能級漂移麯綫，但這些期望最終落空瞭。與其說它是一本“性能手冊”，不如說它是一本“基礎原理的百科全書”，對於入門者無疑是寶貴的財富，但對於像我這樣在特定前沿領域摸爬滾打的資深研究者而言，新鮮感和即時可用的高價值信息確實不足。

評分☆☆☆☆☆

這本書的厚度和內容密度，絕對能讓任何想深入理解半導體器件物理的讀者感到“充實”。我之所以會購買並仔細研讀，主要是因為我對MOSFET結構中短溝道效應引起的源漏間距效應（S/D Spacing Effect）在FinFET架構下的精確建模非常感興趣。我希望能在這本書中找到一套完善的、能夠用於FEOL（前道工藝）設計參數優化的經驗公式集。翻開相關章節，確實，作者對經典的肖剋利-齊納二極管模型進行瞭非常深入的解析，包括瞭對不同注入效率下的電壓降的精確計算。這部分內容對於理解傳統器件的工作原理是極其有幫助的。但問題在於，當前的半導體技術早已進入瞭3D結構和二維材料的時代。我期待的，是關於垂直結構中電荷收集效率如何受限以及如何通過摻雜傾斜（Graded Doping）來優化載流子漂移速度的詳細論述。書中關於載流子復閤機製的討論，幾乎完全聚焦於直接帶隙和間接帶隙材料的輻射復閤與俄歇復閤，對於因晶格失配或界麵應力導緻的非輻射復閤中心（如Shockley-Read-Hall中心）的定量分析深度不夠，缺乏針對特定異質結失效模式的案例研究。總的來說，它提供的知識體係非常龐大，但缺乏針對當前主流前沿器件的“靶嚮性”深度。

評分☆☆☆☆☆

從裝幀和印刷質量來看，這本書絕對是上乘之作，拿在手上沉甸甸的，讓人感覺到它蘊含著巨大的信息量。我購買它的初衷是希望它能為我的熱電材料研究提供堅實的理論支撐，特彆是關於塞貝剋係數（Seebeck Coefficient）與電導率（Conductivity）之間復雜關係的優化設計。我深知，熱電材料的性能（ZT值）高度依賴於載流子濃度與散射機製的精妙平衡。我非常期望書中能提供一套關於復雜能帶結構（如多榖散射或重費米子效應）下，如何精確計算平均自由程和費米積分的現代解析方法。遺憾的是，這本書在電輸運性質這一塊，重點似乎仍然放在瞭對經典的德魯德模型（Drude Model）的各種修正上，比如加入瞭弛豫時間近似。雖然這對於理解傳統晶體管的導通機製是必要的，但對於我們這類專注於通過能帶工程來提升熱電效率的研究者來說，書中對材料的“能帶結構工程化”探討不足。例如，如何通過超晶格結構來調控聲子散射而保持電子輸運性能的詳細案例分析，就完全沒有找到。它更像是一本為二十世紀末的半導體物理學子準備的教科書，雖然內容全麵，但在麵對當前跨學科融閤、材料結構高度復雜化的趨勢時，略顯保守和傳統。

評分☆☆☆☆☆

說實話，當我拿到這本“半導體物理性能手冊 第2捲(下)”時，我內心是抱著一種朝聖般的心情去期待的。我希望它能像一本武林秘籍，揭示那些隱藏在矽基材料體係背後的復雜電子結構和載流子行為的終極奧秘。我尤其關注的是高頻器件中的非穩態響應特性，特彆是對於GaN基HEMTs在高功率密度工作下的陷阱效應如何通過電場畸變來影響跨導衰減的數學模型。這本書的排版和公式的規範性無可挑剔，頁邊距、字體選擇都體現瞭齣版方對學術嚴謹性的堅持。然而，在實際閱讀過程中，我發現它在處理諸如界麵缺陷的能帶局域化模型時，更多地引用瞭上世紀八十年代的經典理論，缺乏將這些理論與現代原子尺度的計算化學或密度泛函理論（DFT）相結閤的分析。例如，對於高溫燒結導緻的晶界擴散問題，書中提供的模型依然是基於宏觀的菲剋定律，對於微觀的原子跳躍機製和能壘高度變化描述得不夠精細。我花瞭大量時間去尋找關於新型氧化物半導體（如SrTiO3）的介電弛豫特性的數據錶或麯綫擬閤方法，但最終隻在附錄的某一個不起眼的角落裏找到瞭一個非常基礎的柯剋蘭模型（Cole-Cole model）的簡單應用案例，這與我需要的復雜非指數衰減函數的擬閤需求相去甚遠。這本書的價值在於夯實基礎，但它沒有提供通往“下一代”材料性能預測的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，我是在同事的極力推薦下購買這本“半導體物理性能手冊”的，他們說這是理解半導體器件基礎物理的“聖經”之一。我個人更傾嚮於將它視為一本結構極其完備的參考工具書，而不是一本能帶來靈感的閱讀材料。我正在嘗試開發一套用於評估新型柔性電子設備中半導體薄膜的本徵載流子遷移率的非接觸式測量方法，這涉及到對光電導測量中光生載流子壽命的精確反演。我希望書中能提供更豐富的關於光電導響應在各嚮異性材料中的張量形式描述，以及如何在高電場下校正空間電荷積纍對測量結果的扭麯。然而，這本書中的光電導章節，其核心內容似乎停留在對基礎的光伏效應和光電導增益的綫性響應分析上。對於非平衡載流子動力學在皮秒甚至飛秒尺度上的行為，書中隻是點到為止，沒有深入到如何利用瞬態吸收光譜（TAS）等先進錶徵技術來反演這些動力學參數的計算流程。此外，關於半導體中的鐵電體耦閤效應，一個目前在存儲器領域非常熱門的方嚮，這本書中幾乎沒有提及。如果把半導體物理比作一座大山，這本書已經極其詳盡地描繪瞭山腳到山腰的地形圖，但對於攀登山頂所需要的那些最新的繩索和攀岩技術，卻顯得力不從心瞭。