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蔣建飛著 著

圖書標籤:

• 單電子效應
• 量子點
• 納米電子學
• 電子輸運
• 低溫物理
• 凝聚態物理
• 半導體物理
• 物理學
• 納米技術
• 電子器件

店鋪： 世紀擺渡人專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030198822

商品編碼：29740671571

包裝：平裝

齣版時間：2007-09-01

基本信息

書名：單電子學

定價：80.00元

作者：蔣建飛著

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2007-09-01

ISBN：9787030198822

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版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.763kg

編輯推薦

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工具書>百科全書

內容提要

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單電子學是納電子學重要的分支之一，它是有可能部分替代發展至時的納米MOS電子學的重要候選者之一。
本書係統地論述瞭以半經典理論為基礎的單電子器件物理，包括網絡分析理論、正統理論和超正統理論；傳統概念下單電子電路的原理以及非傳統概念單電子電路的研究；單電子係統的模擬方法，包括單電子器件和電路濛特卡羅模擬法，單電子器件和電路主方程模擬法，單電子器件和電路與集成電路通用模擬程序(SPICE)兼容模擬法。本書是一部有明確的學術觀點、理論體係及很強應用背景的學術著作。
本書可以作為納米科學技術和相關學科的科學傢、工程師、教師的參考書，也可供電子科學技術一級學科和交叉學科(計算機學、物理學、化學、生物學、材料學等)從事納米科學技術學習和研究的高年級本科生、碩士研究生、博士研究生參考閱讀。

目錄

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前言
基本符號錶
章 緒論
　1.1 引言
　1.2 單電子器件物理
　1.3 單電子電路原理
　1.4 單電子器件和電路模擬器
　參考文獻
第二章 單電子器件的網絡理論和靜電學
　2.1 單電子器件的網絡理論
　　2.1.1 等效電源定理
　　2.1.2 單電子隧道結的網絡模型
　　2.1.3 柵控一維單電子隧道結陣列的網絡模型
　　2.1.4 單電子箱的網絡模型
　　2.1.5 電容耦閤單電子晶體管的網絡模型
　　2.1.6 等效電流源模型
　2.2 單電子係統靜電學
　　2.2.1 靜電勢的多極展開
　　2.2.2 靜電能
　　2.2.3 球形庫侖島
　　2.2.4 超薄圓盤庫侖島
　　2.2.5 環形納米綫庫侖島
　　2.2.6 納米綫庫侖島
　　2.2.7 橢球庫侖島
　　2.2.8 碳納米管庫侖島
　　2.2.9 單電子係統的自由能
　2.3 電容耦閤單電子晶體管極限性能的估計
　參考文獻
第三章 金屬基單電子器件的半經典理論
　3.1 金屬基單電子隧道結的半經典理論
　　3.1.1 費米黃金定律
　　3.1.2 隧穿率
　3.2 單電子隧道結的主方程：半經典動力學推導法
　3.3 單電子隧道結的主方程：密度算符推導法
　　3.3.1 密度算符及其運動方程
　　3.3.2 單電子隧道結主方程的密度算符推導法
　　3.3.3 庫侖阻塞和庫侖振蕩的主方程解釋
　3.4 單電子晶體管的正統理論
　　3.4.1 電容耦閤單電子晶體管
　　3.4.2 電阻耦閤單電子晶體管
　　3.4.3 電阻和電容串聯耦閤單電子晶體管
　3.5 一維單電子隧道結陣列的電荷孤子和反孤子輸運
　　3.5.1 單電子電荷孤子和反孤子
　　3.5.2 一維單電子隧道結陣列作為電阻耦閤單電子晶體管的柵電阻
　參考文獻
第四章 金屬基單電子器件的電磁環境效應
　4.1 經典電荷弛豫
　4.2 LC迴路的量子原理
　4.3 考慮電磁環境效應的單電子隧道結的係統哈密頓
　　4.3.1 電磁環境哈密頓
　　4.3.2 隧道哈密頓
　　4.3.3 準粒子哈密頓
　　4.3.4 係統哈密頓
　4.4 考慮電磁環境效應的單電子隧道結的隧穿率
　　4.4.1 微擾理論
　　4.4.2 探究電磁環境態
　　4.4.3 相位一相位相關函數
　　4.4.4 隧穿率公式
　　4.4.5 相位一相位相關函數和環境阻抗
　　4.4.6 能量交換概率P(E)的一般性質
　　4.4.7 電流一電壓特性的一般性質
　　4.4.8 低阻抗電磁環境
　　4.4.9 高阻抗電磁環境
　4.5 單電子隧道結電磁環境效應的實例
　　4.5.1 以集中電感作為電磁環境：集中L模型
　　4.5.2 以集中電阻作為電磁環境：集中R模型
　　4.5.3 以集中電感和電阻相串聯作為電磁環境：集中LR模型
　　4.5.4 以分布電感、電阻和電容傳輸綫作為電磁環境：分布Lo RoCo傳輸綫模型
　　4.5.5 以分布電感和電容傳輸綫作為電磁環境：分布LoCo傳輸綫模型
　　4.5.6 以分布電阻和電容傳輸綫作為電磁環境：分布RoCo傳輸綫模型
　4.6 考慮電磁環境效應的單電子晶體管的隧穿率
　　4.6.1 隧穿率
　　4.6.2 低阻抗電磁環境
　　4.6.3 高阻抗電磁環境
　4.7 考慮電磁環境效應的多結係統的隧穿率
　參考文獻
第五章 金屬基單電子器件的共隧道效應
　5.1 彈性和非彈性共隧道效應
　5.2 單電子晶體管共隧道的半經典理論
　5.3 一維單電子隧道結陣列的共隧道半經典理論
　　5.3.1 隧穿率
　　5.3.2 O近似
　　5.3.3 =一△F／2 n”的近似
　5.4 無柵電荷偏置的1DSETJA的電流一電壓特性分析
　5.5 柵電荷偏置的1DsETJA的簡化網絡分析模型
　5.6 單電子電荷泵的精度分析
　　5.6.1 優化偏置
　　5.6.2 單個隧道結的單電子隧穿
　　5.6.3 初態的衰減
　　5.6.4 共隧道隧穿率
　　5.6.5 泄漏和轉換誤差
　　5.6.6 共隧道誤差
　　5.6.7 熱誤差
　　5.6.8 頻率誤差
　　5.6.9 誤差的近似估算
　參考文獻
第六章 金屬基單電子器件的噪聲
　6.1 一般經典噪聲機製
　　6.1.1 散粒噪聲
　　6.1.2 熱噪聲
　　6.1.3 閃爍噪聲(1 ／f噪聲)
　6.2 單電子晶體管的熱噪聲和散粒噪聲
　　6.2.1 經典噪聲的一般公式
　　6.2.2 主方程的頻域解
　　6.2.3 譜密度的矩陣形式
　　6.2.4 低頻噪聲
　　6.2.5 直流噪聲
　　6.2.6 超靈敏度單電子靜電計的噪聲
　6.3 一維單電子隧道結陣列中的散粒噪聲
　　6.3.1 電荷傳輸的離散性
　　6.3.2 譜密度的計算
　　6.3.3 接地1 I).SETJA散粒噪聲
　　6.3.4 不接地1 I).SETJA散粒噪聲
　　6.3.5 考慮背景電荷時1 D-SETJA的散粒噪聲
　參考文獻
第七章 介觀超導隧道結理論
　7.1 二次量子隧道效應
　7.2 q的量子Langevin方程
　7.3 布洛赫波振蕩和電流一電壓特性
　7.4 漲落效應
　7.5 密度矩陣分析法
　7.6 單電子現象和磁通量子化之間的對偶性
　　7.6.1 對偶性的法則
　　7.6.2 經典器件和電路的對偶性
　　7.6.3 介觀器件和電路的對偶性
　參考文獻
第八章 半導體基和人造原子單電子器件理論
　8.1 半導體人造原子中的單電子效應
　8.2 綫性響應理論
　　8.2.1 基本關係式
　　8.2.2 綫性響應
　　8.2.3 電導公式的極限形式
　　8.2.4 非彈性散射效應
　　8.2.5 對庫侖陽塞振蕩效應的應用
　8.3 非綫性響應理論
　　8.3.1 模型和基本方程
　　8.3.2 大麵積量子阱
　　8.3.3 小麵積量子阱
　參考文獻
第九章 納機電單電子器件理論
　9.1 實驗型納機電單電子晶體管
　9.2 穿梭輸運的類型
　9.3 粒子的經典穿梭模型
　　9.3.1 本徵模型
　　9.3.2 電荷傳輸的穿梭機製
　　9.3.3 耗散係統的模型
　　9.3.4 隧穿區和穿梭區
　　9.3.5 非理想模型
　　9.3.6 柵控納機電單電子晶體管
　　9.3.7 範德瓦耳斯力的作用
　　9.3.8 三維本徵模型
　9.4 電子波的經典穿梭模型
　9.5 粒子的量子穿梭模型
　參考文獻
第十章 單電子電路原理
　10.1 單電子模擬電路
　　10.1.1 單電子數／模轉換器
　　10.1.2 單電子模／數轉換器
　10.2 單電子邏輯電路
　　10.2.1 電壓態單電子邏輯
　　10.2.2 電荷態單電子邏輯
　　10.2.3 單電子和cMOS混閤邏輯電路
　10.3 單電子存儲器
　　10.3.1 單電子陷阱存儲器原理
　　10.3.2 單電子存儲器的讀齣單元
　　10.3.3 多晶矽Mos管浮點單電子存儲器
　參考文獻
第十一章 單電子器件和電路模擬器
　11.1 模擬器類型和層次結構
　11.2 濛特卡羅模擬法
　　11.2.1 理論原理
　　11.2.2 算法流程圖
　　11.2.3 模擬器應用實例
　11.3 主方程模擬器
　　11.3.1 主方程模擬器的構建原理
　　11.3.2 模擬器的應用實例
　　11.3.3 主方程模擬器簡介
　11.4 SETHSPICE模擬器
　　11.4.1 SET-SPICE模擬器簡介
　　11.4.2 C-SET穩態主方程模型
　　11.4.3 C-SET精簡穩態主方程模型
　　11.4.4 C-SET宏模型
　　11.4.5 GSET模型的SPICE實現
　　11.4.6 模擬器應用實例
　11.5 納機電單電子器件和電路模擬
　　11.5.1 經典牛頓方程的數值模擬
　　11.5.2 主方程模擬法
　　11.5.3 濛特卡羅模擬法
　　11.5.4 NEM-SET單元電路設計例
　參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《量子糾纏的奧秘：超越經典物理的全新視野》 簡介： 在宏觀世界的日常經驗中，我們習慣於用“因果律”和“局部性”來理解世界的運轉。一個物體的運動，似乎總是由其直接的接觸或可預見的力所決定，而遙遠之處發生的事情，則不會瞬間影響到它。然而，在微觀的量子層麵，這種直觀的認知被徹底顛覆。本書將帶領讀者踏上一段令人著迷的探索之旅，揭開量子糾纏這一奇異而強大的現象的神秘麵紗，並深入闡述它如何挑戰我們對現實本質的理解，為未來科技的發展勾勒齣無限可能。 本書旨在： 深入淺齣地解析量子糾纏的基本概念： 避免使用過於晦澀的物理學符號和術語，通過生動形象的比喻和思想實驗，讓讀者能夠直觀地理解量子糾纏的核心原理。我們將從量子比特（qubit）的概念入手，介紹其疊加態的特性，進而引齣糾纏態——一種兩個或多個量子粒子之間形成的、無論相距多遠都相互關聯的特殊狀態。本書將詳盡解釋，當處於糾纏態的粒子被測量時，無論它們之間隔著多大的空間距離，一個粒子的測量結果似乎會瞬間影響到另一個粒子的狀態，這種“幽靈般的超距作用”是如何發生的。 迴顧量子糾纏的理論發展曆程： 從愛因斯坦、波多爾斯基和羅森（EPR）提齣的思想實驗，到貝爾不等式的提齣與實驗檢驗，再到現代量子信息理論的蓬勃發展，本書將梳理量子糾纏研究的關鍵裏程碑。我們將詳細介紹EPR佯謬如何揭示瞭量子力學與經典物理的深刻矛盾，以及貝爾不等式如何提供瞭一種實驗驗證糾纏態真實性的方法。本書還將探討量子力學中的非定域性（non-locality）和量子態的不可剋隆定理（no-cloning theorem），這些概念與量子糾纏密不可分，共同構成瞭量子世界的奇特圖景。 呈現量子糾纏的實驗證據與前沿進展： 書中將介紹一係列具有裏程碑意義的實驗，例如Aspect的實驗、GHZ態的實驗等，這些實驗不僅有力地證實瞭量子糾纏的真實存在，也排除瞭某些局域隱變量理論的可能性。我們將討論當前量子糾纏研究的最新進展，包括多體糾纏、拓撲糾纏、以及在各種量子係統（如光子、超導量子比特、原子、離子阱等）中實現和操縱糾纏的技術。讀者將瞭解到科學傢們如何在實驗室中創造和維持量子糾纏，以及如何利用這些糾纏態進行精密測量和信息處理。 展望量子糾纏在未來科技中的顛覆性應用： 量子糾纏並非僅僅是理論上的奇思妙想，它更是開啓下一代顛覆性技術的鑰匙。本書將詳細探討量子糾纏在以下領域的潛力： 量子計算： 量子計算機利用量子糾纏和疊加態的特性，能夠以前所未有的速度解決經典計算機難以企及的復雜問題，例如大數分解（威脅現有加密體係）、藥物分子模擬、材料設計、優化問題等。本書將解釋量子算法（如Shor算法和Grover算法）如何利用糾纏實現指數級的加速。 量子通信與量子密碼學： 量子糾纏可以實現絕對安全的通信。本書將介紹量子密鑰分發（QKD）的原理，解釋如何利用糾纏態來生成和分發一次性密鑰，從而確保信息的絕對機密性，即使被竊聽者截獲，其行為也會被立即察覺。 量子傳感： 利用量子糾纏態的極高靈敏度，我們可以開發齣超越經典極限的量子傳感器，用於探測微弱的磁場、引力波、溫度變化等，在精密測量、導航、醫療診斷等領域具有廣闊的應用前景。 量子網絡： 構建一個由糾纏的量子節點組成的量子網絡，將能夠實現遠距離的量子信息傳輸和分布式量子計算，為未來的全球量子互聯網奠定基礎。 本書的特點： 嚴謹的科學性與通俗的易讀性並存： 我們力求在保持科學準確性的前提下，用最清晰、最生動的方式呈現復雜的概念，讓不同背景的讀者都能領略量子世界的魅力。 跨學科的視角： 本書不僅涵蓋物理學理論，還觸及計算機科學、信息科學、數學等相關領域，展現量子糾纏的廣泛影響。 豐富的案例與圖示： 通過大量的思想實驗、曆史故事以及精美的插圖，增強閱讀的趣味性和理解的深度。 麵嚮未來： 本書不僅迴顧過去，更著眼於未來，激發讀者對量子時代可能性的思考和想象。 適閤讀者： 任何對現代物理學、量子力學、人工智能、未來科技發展充滿好奇的讀者。無論您是科學愛好者、學生、研究人員，還是對探索未知世界充滿熱情，本書都將為您打開一扇通往量子奧秘的窗口。 《量子糾纏的奧秘：超越經典物理的全新視野》 將是一次令人興奮的認知旅程，它將挑戰您對現實的固有觀念，揭示宇宙最深層次的運作規律，並指引我們走嚮一個充滿量子奇跡的未來。準備好迎接這場思維的革命吧！

評分☆☆☆☆☆

評價二 不得不說，這本書的排版和插圖設計充滿瞭粗糲的工業美學，每一頁的留白都像是經過精心計算的，讓人感覺仿佛在翻閱一本上世紀七十年代的經典工程手冊。內容上，它極其注重“實用性美學”，即如何將理論的優雅轉化為可製造的器件。作者似乎對材料科學有著近乎偏執的關注，花費瞭大量的篇幅去剖析不同晶格結構在超低溫環境下錶現齣的奇特行為。我尤其欣賞其中對於“噪聲”處理的章節，書中沒有使用教科書式的公式堆砌，而是通過一係列詳盡的實驗流程描述，展現瞭如何像馴服野獸一樣，去馴服那些無處不在的熱擾動和電磁乾擾。那種沉浸式的敘述方式，仿佛能讓人聞到實驗室裏液氦的冰冷氣息。它傳遞齣的信息是：在這一領域，細節決定成敗，而真正的天纔在於對這些看似微不足道的“邊界條件”的極緻掌控。對於想要深入瞭解實際搭建和調諧過程的工程師來說，這本書提供瞭寶貴的“內行人的視角”。

評分☆☆☆☆☆

評價一 這本書的語言風格簡直像是與一位智者在午後陽光下進行的深入哲學思辨，它沒有直接鋪陳技術細節，而是通過一係列精妙的比喻和曆史的側影，帶領讀者進入一個關於“極限”與“控製”的廣闊思想領域。初讀時，我甚至懷疑我是否拿錯瞭書，因為它的開篇討論瞭量子力學在宏觀世界中的隱喻意義，以及人類對最小尺度的好奇心如何塑造瞭我們的認知框架。作者似乎更熱衷於探討物理學哲學層麵的問題——當我們能真正操縱單個粒子時，我們對“確定性”的信仰會發生怎樣的動搖？書中對費曼和其他早期物理學傢的非正統觀點進行瞭大量的引用和解讀，這些解讀角度刁鑽，極富啓發性，讓人忍不住停下來，反復咀嚼那些看似平常卻蘊含深意的句子。尤其是在討論信息熵與物理實在的關係時，作者的論述如同迷宮般精巧，需要讀者具備相當的專注力纔能跟上其思想的跳躍。它更像是一部思想傳記，而非教科書，記錄的是人類探索微觀世界時，精神層麵所經曆的蛻變與掙紮。

評分☆☆☆☆☆

評價三 這本書的結構異常鬆散，更像是一本主題隨筆集，缺乏傳統科學著作應有的邏輯綫性。每一章似乎都圍繞著一個核心概念展開，但作者的論證路徑卻充滿瞭跳躍性，時而轉嚮天體物理學中的奇點討論，時而又突然聚焦於生物膜上的離子通道模型。這種敘事方式，對於習慣瞭嚴謹推導的讀者來說，可能會感到極度睏惑和不耐煩。然而，如果以一種放鬆的心態去閱讀，你會發現其中蘊含著對跨學科思維的極力倡導。作者似乎在不斷地提醒我們，基礎物理學的邊界正在模糊，很多看似不相關的領域實際上共享著深層的數學結構。書中對古典數學工具在新興物理學中的“復興”進行瞭有趣的探討，特彆是對傅裏葉分析在復雜係統建模中的巧妙應用，描述得非常生動，展示瞭老工具的新生命力。總體而言，這是一本需要讀者主動去構建其內部邏輯關聯的“解構式”讀物。

評分☆☆☆☆☆

評價四 閱讀這本書的過程，與其說是學習知識，不如說是一次對技術倫理邊界的嚴肅審視。它很少涉及具體的器件參數，而是將焦點完全放在瞭“能力”與“責任”的對立統一上。作者以一種近乎悲觀的曆史主義視角，迴顧瞭二十世紀技術進步對社會結構的衝擊，並試圖預言在下一個維度——微觀尺度可控性大大增強後，可能齣現的新的社會權力結構。書中對隱私權和個人數據在納米尺度上可能被“物理入侵”的擔憂，寫得尤為深刻和令人不安。它大量引用瞭社會學和法學的案例來佐證其觀點，這種將前沿物理學置於人文關懷的宏大框架下審視的做法，是這本書最大的特色，也使其區彆於其他純粹的技術手冊。它迫使我思考，當我們掌握瞭前所未有的物理能力時，我們的道德指南針是否已經失靈。這是一本充滿警示意義的“預言之書”。

評分☆☆☆☆☆

評價五 我必須承認，這本書的學術野心達到瞭令人咋舌的高度，但其對讀者群體的定位似乎有些模糊不清。它在前幾章對量子場論的基礎概念進行瞭非常深入的復習，那些公式的推導細節之繁復，足以讓剛接觸該領域的學生望而卻步。然而，在接下來的章節中，作者又突然轉入瞭對特定應用領域——比如超導量子計算中的“拓撲保護”機製——的詳盡闡述，這部分內容又對讀者有很高的先驗知識要求。這種忽高忽低的難度麯綫，使得全書的閱讀體驗非常不連貫。盡管如此，書中對“信息存儲極限”的討論部分，通過引入新的信息論視角來重新定義物理極限，確實提供瞭令人耳目一新的思路。它似乎想成為一本連接理論物理、信息科學與工程實踐的橋梁，但最終呈現的效果更像是一係列高水平講座的零散筆記，優點突齣，但整體的連貫性和普適性卻大打摺扣。