半导体异质结构与纳米结构表征 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学

作者:兰伯蒂

出品人:

页数:486

译者:

出版时间:2010-3

价格:135.00元

装帧:

isbn号码:9787030269690

丛书系列:

图书标签:

• 半导体
• 异质结构
• 纳米结构
• 表征
• 材料科学
• 物理学
• 电子学
• 纳米技术
• 薄膜
• 表面分析

《半导体异质结构与纳米结构表征》 这是一部深入探讨现代半导体器件核心构建模块——异质结构和纳米结构的权威性专著。本书旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架，涵盖这些前沿材料体系的制备、性质以及至关重要的表征技术。 内容概览： 本书共分为四大核心部分，层层递进，构建起对半导体异质结构与纳米结构表征的系统认知。 第一部分：半导体异质结构理论与制备 本部分将从半导体物理的基础理论出发，详细阐述晶格失配、能带对齐、界面态等关键概念，解释它们如何影响异质结构器件的性能。我们将深入探讨多种主流的异质结构制备技术，包括： 分子束外延（MBE）： 详细解析MBE的生长机理、工艺参数对薄膜质量的影响，以及如何通过精确控制原子层实现高质量的异质结生长，特别是在III-V族和II-VI族半导体材料中的应用。 金属有机化学气相沉积（MOCVD）： 深入介绍MOCVD的反应机理、前驱体选择、衬底准备、生长温度和压力的优化等，重点关注其在大规模生产和复杂多层异质结构制备中的优势，如氮化镓（GaN）基和砷化镓（GaAs）基材料。 原子层沉积（ALD）： 阐述ALD的自限制化学反应机制，以及其在实现超薄、均匀、保形薄膜生长方面的独特优势，尤其在栅介质、表面钝化等纳米器件制造中的重要性。 其他制备技术： 简要介绍溅射、蒸发等辅助制备技术，并探讨它们的适用范围和局限性。 同时，本部分还将聚焦于异质结构设计中的关键考量，如量子阱、超晶格、应变工程等，以及如何通过巧妙的材料组合和结构设计，实现对载流子行为和光学、电学特性的调控。 第二部分：半导体纳米结构理论与制备 本部分将目光聚焦于尺寸效应在半导体材料中的体现，深入探讨纳米尺度下材料的独特物理化学性质。我们将详细介绍各种半导体纳米结构的形成机制和制备方法： 量子点（Quantum Dots）： 阐述量子限制效应如何导致量子尺寸效应，以及通过化学合成（如胶体量子点合成）、自组装技术、以及光刻/刻蚀等图案化技术实现尺寸、形状可控的量子点制备。重点关注不同材料体系（如CdSe, InP, perovskites）的制备特点和性能。 纳米线/纳米棒（Nanoribbons/Nanowires）： 详细介绍VLS（Vapor-Liquid-Solid）生长机制、VS（Vapor-Solid）生长机制等，以及如何通过催化剂选择、生长环境控制来获得特定取向和直径的纳米线。探讨其在高密度电子器件、传感器等领域的应用潜力。 二维（2D）材料： 重点介绍石墨烯、过渡金属二硫化物（TMDs）如MoS2、WSe2等二维半导体材料的制备方法，包括机械剥离、化学气相沉积（CVD）、液相剥离等，以及如何构建基于这些材料的异质结和多层结构。 其他纳米结构： 简要介绍纳米片、纳米颗粒等其他纳米结构的制备技术及其应用。 本部分还将深入探讨尺寸、形貌、表面缺陷等因素如何影响纳米结构的电子、光学、磁学等特性，并介绍如何通过表面修饰、掺杂等手段进行性能调控。 第三部分：半导体异质结构与纳米结构的精密表征技术 这是本书的核心与亮点。本部分将系统地介绍用于表征半导体异质结构与纳米结构的关键技术，并详细阐述其背后的物理原理、仪器构造、数据分析方法以及在实际研究中的应用案例。 结构表征： 透射电子显微镜（TEM）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）： 深入讲解其成像原理，如何获得原子级分辨率的结构信息，如晶格结构、界面原子排列、缺陷位点、晶界结构等。重点介绍电子衍射（ED）、高角环形暗场成像（HAADF-STEM）、能量色散X射线谱（EDX）以及电子能量损失谱（EELS）在材料成分分析、晶格缺陷识别、化学态分析等方面的应用。 扫描电子显微镜（SEM）和聚焦离子束（FIB）： 阐述其表面形貌观察能力，如何用于测量器件尺寸、形貌，以及FIB在材料切割、制样、三维成像方面的作用。 X射线衍射（XRD）和X射线反射测量（XRR）： 解释其如何提供晶体结构、晶面间距、晶体取向、外延取向关系、薄膜厚度、密度等宏观和微观结构信息。 原子力显微镜（AFM）： 介绍其高空间分辨率的表面形貌和三维拓扑测量能力，以及如何利用其进行纳米尺度的力学、电学、磁学性质探测（如KPFM, MFM）。 电子性质表征： 紫外光电子能谱（UPS）和X射线光电子能谱（XPS）： 详细讲解它们如何提供材料的电子结构信息，包括价带结构、功函数、结合能、化学态、表面污染层等，对于理解异质结的界面能带排列和表面性质至关重要。 俄歇电子能谱（AES）： 介绍其高空间分辨率的表面成分和化学态分析能力，常与SEM联用。 光致发光（PL）和拉曼光谱（Raman）： 阐述它们如何探测半导体的光学性质，如禁带宽度、激子效应、缺陷态、声子模式等。重点关注如何利用它们分析异质结的界面发光特性和纳米结构的应变效应。 瞬态吸收光谱（TAS）和时间分辨光致发光（TRPL）： 介绍其探测载流子动力学过程（如载流子寿命、弛豫过程）的能力，对于理解器件中的电荷传输和能量转化机制至关重要。 霍尔效应测量： 阐述其如何确定载流子类型、载流子浓度、迁移率等基本电学参数。 界面与表面表征： 二次离子质谱（SIMS）： 介绍其超痕量元素分析能力，如何绘制材料的深度剖面，精确测量异质结的界面扩散和掺杂分布。 扫描隧道显微镜（STM）： 介绍其原子级分辨率的表面电子态和形貌探测能力，特别适用于研究二维材料和纳米结构的表面电子性质。 第四部分：半导体异质结构与纳米结构的应用 本部分将展示前述材料体系和表征技术在实际器件开发中的重要作用，重点介绍以下几个方面： 高性能晶体管： 如FinFET、GAAFET、HEMT（高电子迁移率晶体管）等，以及利用异质结和纳米结构实现的高速、低功耗逻辑器件和射频器件。 光电器件： 如LED、激光器、太阳能电池（包括钙钛矿太阳能电池）、光电探测器等，重点关注异质结和量子点在提高器件效率和功能性方面的作用。 传感器： 基于纳米线、二维材料的化学传感器、生物传感器、气体传感器等。 自旋电子学器件： 利用半导体异质结构和纳米结构实现的高密度存储和信息处理器件。 量子信息技术： 基于量子点、超晶格等结构的量子比特和量子通信器件。 本书的每一部分都将结合大量的实验数据和图谱，并提供具体的表征技术操作要点和数据解析指导，旨在帮助读者在理论理解和实践操作之间建立坚实的桥梁。本书适合从事半导体材料、器件物理、纳米科技、微电子学、光电子学等领域的科研人员、工程师以及相关专业的高年级本科生和研究生阅读。

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