Liquid Crystal Materials, Devices, And Applications X And Projection Displays X pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Chien, Liang-Chy (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:90

装帧:Pap

isbn号码:9780819451927

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图书标签:

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好的，以下是一份针对一本名为《Advanced Semiconductor Physics and Quantum Engineering》的图书的详细简介。这份简介聚焦于半导体物理学的尖端进展、量子效应的工程应用，以及它们在下一代电子和光电器件中的集成，完全不涉及您提供的书名《Liquid Crystal Materials, Devices, And Applications X And Projection Displays X》中的任何内容。 --- 图书简介：《Advanced Semiconductor Physics and Quantum Engineering》 聚焦前沿：从基础理论到尖端器件的桥梁 《Advanced Semiconductor Physics and Quantum Engineering》是一部全面而深入的学术专著，旨在为固态物理学家、电子工程师、材料科学家以及致力于开发下一代高性能电子和光电器件的研究人员，提供一个理解现代半导体物理学核心原理及其在量子尺度工程化应用的权威参考。本书的核心目标在于弥合理论物理学的前沿发现与实际器件设计之间的鸿沟，深入探讨在纳米尺度下，半导体材料所展现出的复杂量子行为，以及如何利用这些行为来突破当前电子技术的性能极限。 本书的结构设计遵循从基础理论向复杂工程应用的逻辑推进，共分为六个主要部分，涵盖了从材料本征特性到集成系统构建的广阔领域。 --- 第一部分：半导体物理学的基础重构与新材料范式 本部分首先对传统的能带理论和载流子输运模型进行了审视，重点引入了当前研究中最具颠覆性的概念：低维半导体材料的量子限制效应。 核心内容聚焦于： 1. 高阶能带结构分析： 详细阐述了有效质量理论的局限性，引入了基于第一性原理计算（如密度泛函理论，DFT）对复杂晶体结构（包括III-V族、II-VI族化合物以及新兴的氧化物半导体）的电子结构进行精确建模的方法。重点讨论了高斯-邦德积分、非平衡格林函数（NEGF）方法在模拟输运过程中的应用。 2. 二维（2D）材料的电子学： 深入分析了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs，如$ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$）中电子的狄拉克锥特性、零带隙或极窄带隙现象，以及如何通过外场或应变工程来调控其电子性能。讨论了它们在超快开关和高频应用中的潜力。 3. 拓扑半金属与狄拉克/外尔半金属： 探讨了拓扑保护的表面态和体积态，以及这些材料中无质量（或有效质量极小）的拓扑保护载流子，如何实现低耗散的电流传输。 --- 第二部分：载流子动力学与界面效应的量子控制 在微纳尺度下，器件性能的瓶颈往往出现在载流子如何被输运和散射上。本部分将焦点放在非平衡态下的载流子行为和界面工程。 关键主题包括： 1. 超快载流子弛豫机制： 详细分析了电子-声子相互作用（包括光学和声学声子散射）、载流子-载流子碰撞在极高注入密度下的影响，并引入了时间分辨光谱技术（如飞秒瞬态吸收光谱）来表征这些动态过程。 2. 异质结的能带对准与界面态： 深入研究了不同半导体材料构成的异质结（如 $ ext{GaAs}/ ext{AlGaAs}$, $ ext{GaN}/ ext{AlGaN}$）中的能带失配、界面电荷积累，以及如何设计“钝化层”以最小化界面陷阱密度，从而提高器件的可靠性和效率。 3. 隧穿效应与量子限制传输： 考察了在极薄势垒结构（如$ ext{PIN}$二极管或量子阱结构）中，直接隧穿、弗诺-诺顿隧穿等机制如何主导器件的I-V特性，并为设计高效率的量子点LED和激光器提供了理论基础。 --- 第三部分：量子工程在器件结构中的实现 本部分将理论转化为实际的器件构建模块，重点介绍如何利用量子效应来设计高性能的电子和光电器件。 核心器件结构分析： 1. 高电子迁移率晶体管（HEMTs）的设计与优化： 详细剖析了二维电子气（2DEG）的形成机制，探讨了如何通过精确控制异质结的组分和掺杂剖面，来最大化2DEG的密度和迁移率，以实现太赫兹频率下的操作。 2. 量子级联结构（QCLs）的物理基础： 阐述了QCLs中电子如何通过级联的量子阱结构，实现跨越数个能级的受激辐射，并讨论了其在太赫兹和中红外波段的频率可调谐性。 3. 新型存储器技术： 探讨了基于电荷陷阱（Flash）、铁电材料（FeRAM）以及自旋转移力矩（STT-MRAM）中的自旋极化传输机制，分析了如何利用隧道磁阻效应（TMR）来实现高密度、低功耗的非易失性存储。 --- 第四部分：光电转换与半导体量子光学 本书的重要组成部分是深入探讨半导体在光子学和光电转换中的应用，特别关注了激光发射、光电探测和单光子器件。 内容涵盖： 1. 半导体激光器与量子限制发射体： 分析了量子阱（QW）激光器、量子点（QD）激光器与量子线（QL）激光器的阈值电流密度、微分增益和边模抑制比（SMSR）。重点研究了如何通过量子限制效应提高光子速率和降低阈值。 2. 高效率光伏器件： 探讨了传统的$ ext{p-n}$结太阳能电池的肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）极限，并介绍了突破该极限的策略，如多结电池的串联优化、热载流子收集技术，以及基于钙钛矿或量子点薄膜的吸光层设计。 3. 单光子检测技术： 深入研究了雪崩光电二极管（APD）和超导纳米线单光子探测器（SNSPD）中，载流子倍增或准粒子激发背后的半导体物理机制，及其在量子信息科学中的应用。 --- 第五部分：自旋电子学与量子计算的半导体基石 本部分将讨论半导体物理学与自旋自由度的结合，探讨如何利用电子的自旋状态进行信息处理。 关键技术领域： 1. 自旋注入与操控： 详细介绍利用金属/半导体界面（如铁磁性材料/$ ext{InGaAs}$）实现有效自旋注入的方法，并探讨了自旋轨道耦合（SOC）在半导体材料中产生的自旋霍尔效应（SHE）和产生自旋流的机制。 2. 自旋晶体管与逻辑门： 阐述了基于自旋相干性的逻辑器件（如Datta-Das晶体管）的理论模型，以及如何利用材料的Rashba或Dresselhaus效应来电场控制自旋进动。 3. 半导体量子比特平台： 重点分析了硅基（Si/SiGe）和砷化镓（GaAs）异质结构中量子点作为稳定量子比特的潜力，包括它们的退相干时间、读出机制（如单电子晶体管耦合）以及对环境噪声的敏感性。 --- 第六部分：工艺挑战、退化机制与未来展望 最后一部分关注实际制造中的工程难题，以及如何确保器件的长期可靠性。 面向工程的讨论包括： 1. 原子层沉积（ALD）与外延生长控制： 讨论了ALD技术在实现亚纳米级厚度控制和高均匀性薄膜方面的优势，以及分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）在控制缺陷密度方面的最新进展。 2. 器件老化与可靠性物理： 深入研究了半导体器件的长期退化机制，包括偏置诱导的扩散（BID）、热载流子注入（HCI）导致的陷阱生成，以及电迁移现象在微纳结构中的表现形式。 3. 计算模拟的集成： 总结了如何将量子力学计算（DFT）、半经典输运模拟（Monte Carlo）与宏观电路模型（Spice）相结合，形成跨尺度的全流程器件设计工具链。 《Advanced Semiconductor Physics and Quantum Engineering》不仅是对现有知识的系统梳理，更是对未来半导体技术发展方向的深刻洞察。本书的严谨性和深度，使其成为高层次学术研究和尖端产业研发不可或缺的工具书。

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