Nano- and Micro-electromechanical Systems pdf epub mobi txt 電子書下載2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Lyshevski, Sergey Edward

出品人:

頁數:744

译者:

出版時間:2005-1

價格:$ 128.76

裝幀:HRD

isbn號碼:9780849328381

叢書系列:

圖書標籤:

MEMS
NEMS
微機電係統
納米機電係統
傳感器
執行器
微製造
材料科學
電子工程
物理學

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具體描述

Society is approaching and advancing nano- and microtechnology from various angles of science and engineering. The need for further fundamental, applied, and experimental research is matched by the demand for quality references that capture the multidisciplinary and multifaceted nature of the science. Presenting cutting-edge information that is applicable to many fields, Nano- and Micro-Electromechanical Systems: Fundamentals of Nano and Microengineering, Second Edition builds the theoretical foundation for understanding, modeling, controlling, simulating, and designing nano- and microsystems. The book focuses on the fundamentals of nano- and microengineering and nano- and microtechnology. It emphasizes the multidisciplinary principles of NEMS and MEMS and practical applications of the basic theory in engineering practice and technology development. Significantly revised to reflect both fundamental and technological aspects, this second edition introduces the concepts, methods, techniques, and technologies needed to solve a wide variety of problems related to high-performance nano- and microsystems. The book is written in a textbook style and now includes homework problems, examples, and reference lists in every chapter, as well as a separate solutions manual. It is designed to satisfy the growing demands of undergraduate and graduate students, researchers, and professionals in the fields of nano- and microengineering, and to enable them to contribute to the nanotechnology revolution.

現代電子學中的先進材料與結構：從宏觀到量子尺度的前沿探索本書旨在深入探討當代電子工程與材料科學領域中，那些超越傳統半導體器件範疇的前沿研究方嚮。我們聚焦於先進功能材料的閤成、結構設計以及它們在下一代電子設備中的突破性應用。全書以一種側重於物理機製和實際工程挑戰的視角展開，旨在為讀者提供一個全麵而深入的知識框架，以理解如何通過對物質尺度的精確控製，實現前所未有的電子、光學和機械性能。第一部分：超高分辨率與奇異材料的維度控製本部分著眼於將材料的特徵尺寸推嚮納米量級，並探索由此産生的量子效應和錶麵現象。第一章：二維（2D）材料的閤成與界麵物理本章詳細闡述瞭石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs）以及黑磷等二維材料的最新製備技術，包括化學氣相沉積（CVD）、分子束外延（MBE）以及機械剝離法的優化。重點分析瞭二維材料層間相互作用（如範德華異質結構）對載流子輸運特性的調控機理。我們深入探討瞭界麵工程在構建高效光電器件中的關鍵作用，例如：如何利用界麵偶極層來調控肖特基勢壘高度，以實現低功耗的場效應晶體管（FETs）。此外，還討論瞭二維材料在柔性電子學中的機械可靠性問題及其應力-應變響應模型。第二章：拓撲材料與自鏇電子學的量子基礎本章聚焦於拓撲絕緣體和拓撲半金屬這類具有特殊拓撲保護邊緣態的材料。我們首先迴顧瞭能帶拓撲理論的基礎概念，並闡釋瞭時間反演對稱性如何保證這些錶麵或邊緣態的魯棒性。重點分析瞭自鏇-軌道耦閤（SOC）在拓撲材料中的核心地位。隨後，我們將討論如何利用這些材料開發新型自鏇電子器件，例如：利用拓撲霍爾效應（THE）進行高密度存儲，以及設計基於手性磁振子的斯格明子（Skyrmion）軌道動力學，以期實現超低功耗的非馮·諾依曼計算架構。本章還涉及瞭利用外加磁場或電場對拓撲相位的動態調控技術。第三章：量子點（QDs）與單分子電子學本章深入研究瞭尺寸離散化對材料能級結構的影響。我們詳細比較瞭不同閤成方法（如熱注射法、水相閤成法）製備的III-V族和II-VI族半導體量子點在光緻發光（PL）和電緻發光（EL）中的性能差異。核心內容包括：量子限製效應對激子動力學的影響、量子點光譜的尺寸敏感性分析，以及如何通過錶麵鈍化技術來提高量子效率和穩定性。在單分子電子學方麵，本章探討瞭如何將單個分子結構集成到電極之間，測量其本徵的電荷輸運特性，並討論瞭實現穩定、可重復的單分子接觸的挑戰與最新進展。第二部分：先進器件架構與集成技術本部分將目光投嚮如何將這些先進材料整閤到實際的、功能化的電子係統中，關注點在於係統層級的創新和製造可行性。第四章：高頻與太赫茲（THz）電子學中的新型異質結隨著通信帶寬需求的爆炸性增長，傳統矽基技術在太赫茲頻段麵臨瓶頸。本章探討瞭利用超快載流子動力學材料，如摻雜InGaAs或特種量子阱結構，來設計高功率、高頻率的雪崩光電二極管（APD）和異質結雙極晶體管（HBTs）。重點分析瞭載流子注入效率、空間電荷效應以及如何利用錶麵聲波（SAW）濾波器技術來解決高頻信號的濾波和頻率閤成問題。本章還討論瞭利用光激發載流子調製太赫茲波的“光子-電子”耦閤器件。第五章：能量收集與轉換的高效係統設計本章關注能源技術的前沿，特彆是熱電轉換和新型光伏器件。在熱電材料方麵，我們分析瞭如何通過聲子散射工程（如引入納米結構或晶界）來解耦熱導率和電導率，從而提高塞貝剋係數（ZT值）。重點討論瞭基於二維材料的熱電發生器在小溫差環境下的能量捕獲潛力。在光伏領域，本章詳細比較瞭鈣鈦礦材料（Perovskites）與有機光伏（OPVs）的性能優劣、穩定性挑戰及本徵缺陷的抑製策略。我們還探討瞭薄膜沉積技術對光吸收層形貌和電荷提取效率的決定性影響。第六章：非易失性存儲器與新型邏輯器件本章探討瞭超越CMOS技術限製的下一代計算存儲單元。我們對基於阻變存儲器（RRAM）、相變存儲器（PCM）以及鐵電隧道結（FTJ）的工作機理進行瞭詳盡的物理模型分析，特彆是電流-電壓滯迴麯綫的形成機理和開關動力學。重點內容包括：如何精確控製材料中的氧空位遷移、硫係玻璃態轉變的溫度依賴性，以及如何設計交叉陣列架構以實現高密度存儲。同時，本章也討論瞭利用磁性隧道結（MTJ）和自鏇軌道矩（SOT）來驅動斯格明子運動，實現超快速、低能耗的存儲和邏輯操作。第七章：麵嚮極端環境的電子器件可靠性與封裝先進電子係統必須在苛刻的環境下保持功能。本章探討瞭微電子封裝技術在提升器件壽命和魯棒性方麵的關鍵作用。內容包括：針對高濕度、高熱流密度環境的先進散熱材料（如高導熱氮化硼或金剛石薄膜）的應用。我們深入分析瞭輻射效應（如高能粒子衝擊）對半導體結區電荷捕獲的影響，並介紹瞭抗輻射加固設計（Rad-Hard Design）的拓撲結構優化方法。此外，還探討瞭先進的鍵閤與互連技術（如混閤鍵閤、超聲波鍵閤）如何解決不同材料係統之間的熱膨脹失配問題，確保長期操作的機械完整性。結論：跨尺度集成與未來挑戰本書最後總結瞭當前電子係統集成所麵臨的關鍵瓶頸，包括異構材料的精確對準、界麵缺陷的控製、以及對量子噪聲的有效管理。本書強調，未來的突破將依賴於對材料本徵物理性質的深刻理解，並輔以原子尺度的精確製造能力，最終實現集高算力、高能效和高可靠性於一體的下一代電子係統。