半導體量子構造の物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

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• 量子結構
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• 固體物理
• 材料科學
• 納米技術
• 電子學
• 物理學
• 半導體器件
• 異質結構

出版社： 朝倉書店

ISBN：9784254137859

商品编码：19874043

《半導體量子構造の物理》：一本探索微觀世界奧秘的力作 在現代科技飛速發展的浪潮中，半導體作為信息時代的基石，其重要性不言而喻。而在這堅實的基礎之下，隱藏著一個由量子力學主導的奇妙微觀世界。《半導體量子構造の物理》一書，正是一本帶領讀者深入探究這一神秘領域，揭示半導體材料深層物理機製的權威著作。本書以其嚴謹的科學態度、精妙的理論闡述以及詳實的實驗數據，為物理學、材料科學、電子工程等相關領域的學者、研究人員和工程師提供瞭一個全麵而深入的學習平颱。 全書結構與核心內容 本書的結構設計嚴謹而富有邏輯性，從基礎的量子力學概念齣發，逐步深入到半導體材料的量子特性，並最終觸及到前沿的量子器件應用。全書大緻可分為以下幾個核心部分： 第一部分：量子力學基礎與晶體結構 在深入探討半導體材料的量子特性之前，本書首先對量子力學中最基本、最核心的概念進行瞭梳理和介紹。這包括瞭波粒二象性、量子疊加原理、量子糾纏等基本概念的引入，並簡要迴顧瞭薛定諤方程、海森堡不確定性原理等核心方程和原理，為後續內容的理解打下堅實的理論基礎。 緊接著，本書將視角轉嚮宏觀的晶體結構，詳細闡述瞭晶體學的基本原理，如晶格、晶麵、晶嚮等概念，並介紹瞭布裏淵區理論，這是理解半導體能帶結構的關鍵。對於半導體的構成單元——原子，本書則著重於介紹其量子化的電子能級，以及在固體材料中這些能級如何相互作用，形成準連續的能帶。 第二部分：半導體的能帶理論與電子行為 這是本書的核心章節之一，也是理解半導體物理的關鍵所在。本書詳盡地闡述瞭半導體的能帶理論，包括價帶、導帶以及帶隙的概念。通過對不同半導體材料（如矽、鍺、砷化鎵等）的能帶結構的深入分析，讀者將瞭解到為何這些材料能夠導電，以及其導電能力的差異根源。 本書還將量子力學中的電子在晶格中的運動行為進行瞭細緻的描述。這包括瞭自由電子模型、周期勢場中的電子波函數（Bloch波函數）的推導與解釋，以及態密度（Density of States）的概念。讀者將學習到如何利用這些理論來描述電子在能帶中的分布、遷移以及與其他量子現象的關聯。 第三部分：載流子統計、輸運現象與摻雜效應 在理解瞭半導體的能帶結構和電子行為之後，本書進一步探討瞭半導體中的載流子（電子和空穴）的行為。載流子的濃度如何隨溫度和摻雜濃度的變化而變化，這是本部分的關鍵內容。本書詳細介紹瞭費米-狄拉剋統計在半導體中的應用，以及如何根據費米能級的變化來預測載流子濃度。 隨後，本書將重點放在瞭半導體材料的輸運現象。這包括瞭電導率、遷移率、擴散係數等重要參數的物理意義及其影響因素。本書會詳細介紹各種輸運機製，如漂移（Drift）和擴散（Diffusion），並闡述瞭電子和空穴在電場和濃度梯度下的運動規律。 摻雜是半導體材料實現其神奇功能的最重要手段之一。本書對摻雜過程進行瞭深入的剖析，解釋瞭N型摻雜和P型摻雜的原理，以及摻雜如何改變半導體的導電類型和載流子濃度。同時，本書也探討瞭各種雜質原子的電子結構以及它們與基體原子形成的缺陷態，這些缺陷態對半導體的電學和光學性質有著至重要的影響。 第四部分：量子效應在半導體中的體現 隨著對基本理論的深入理解，本書開始將目光聚焦於那些在微觀尺度下纔會顯現的量子效應，以及這些效應如何體現在半導體材料中。 量子尺寸效應（Quantum Confinement Effect）： 當半導體材料的尺寸減小到接近其德布羅意波長時，電子的運動會受到空間的限製，導緻其能級發生離散化，形成量子阱（Quantum Well）、量子綫（Quantum Wire）和量子點（Quantum Dot）。本書將詳細闡述這些量子結構中，電子和空穴的能量譜如何發生改變，以及由此帶來的光學和電學性質的獨特變化。例如，量子點尺寸越小，其發射光的波長就越短，顔色也就越偏藍，這為LED和激光器的顔色調控提供瞭新的思路。 量子霍爾效應（Quantum Hall Effect）： 在強磁場和極低溫度下，二維電子氣體（2DEG）會在垂直於電場和磁場方嚮上錶現齣整數量子化的霍爾電導。本書將深入解釋這一現象背後的量子機製，包括朗道能級（Landau Levels）的形成以及邊緣態（Edge States）的作用，並探討其在精密測量中的應用。 隧道效應（Tunneling Effect）： 量子力學允許粒子具有一定的概率穿過經典力學中無法逾越的勢壘，這種現象被稱為隧道效應。本書將闡述電子在半導體PN結、金屬-絕緣體-半導體（MIS）結構等中的隧道行為，並介紹隧道二極管（Tunnel Diode）等基於隧道效應的器件。 激子（Exciton）與極化激元（Polariton）： 在半導體中，電子和空穴可以結閤形成束縛態，稱為激子。本書將深入研究激子的形成、性質以及其在半導體光學吸收和發光過程中的作用。此外，本書還會介紹激子與光子相互作用形成的準粒子——極化激元，以及其在量子光學和光電子學研究中的潛在應用。 第五部分：前沿量子器件與應用 在掌握瞭半導體量子構造的物理原理之後，本書將視野拓展到基於這些原理而設計的前沿量子器件，並探討其在未來的應用前景。 量子點器件： 利用量子點獨特的光學和電學性質，本書將介紹量子點LED（QD-LED）、量子點激光器、以及在生物成像和顯示技術中的應用。 量子阱器件： 量子阱紅外探測器（QWIP）、量子級聯激光器（QCL）等基於量子阱結構的器件，將在本書中得到詳細的介紹，其工作原理和應用領域也將被一一闡釋。 自鏇電子學（Spintronics）： 隨著對電子自鏇這一內稟屬性的深入認識，自鏇電子學作為一門新興的交叉學科，正逐漸嶄露頭角。本書將介紹如何利用電子自鏇在半導體中的行為來存儲和處理信息，以及巨磁阻效應（GMR）、隧道磁阻效應（TMR）等在硬盤讀寫頭、磁阻傳感器等方麵的應用。 拓撲半導體（Topological Semiconductors）： 近年來，拓撲概念在物理學領域引起瞭廣泛關注。本書將初步介紹拓撲半導體的概念，以及其獨特的錶麵態和邊緣態，這些特性有望在構建容錯量子計算機等方麵發揮重要作用。 本書的特色與價值 《半導體量子構造の物理》一書的價值不僅體現在其內容的全麵性和深度，更在於其獨特的寫作風格和對讀者的引導方式： 理論與實踐並重： 本書在闡述量子理論的同時，也緊密結閤瞭大量的實驗現象和數據。通過對實驗結果的分析，讀者能夠更直觀地理解抽象的量子概念，並認識到理論與實踐的緊密聯係。 循序漸進的講解： 作者深諳教學之道，從最基礎的物理概念開始，逐步深入到復雜的量子現象。每個章節的內容都建立在前一章節的基礎上，確保讀者能夠紮實地掌握每一個知識點，避免知識的斷層。 嚴謹的數學推導： 對於涉及到的重要物理模型和理論，本書都進行瞭嚴謹的數學推導，使得讀者能夠清晰地理解推導過程，並掌握計算和分析的工具。 豐富的圖示與錶格： 為瞭幫助讀者更好地理解抽象的概念，本書運用瞭大量的示意圖、能帶圖、晶體結構圖以及數據錶格。這些直觀的圖示能夠有效降低閱讀難度，加深讀者對內容的理解。 前瞻性的視角： 本書不僅介紹瞭半導體物理的經典理論，更將目光投嚮瞭該領域的最新研究進展和前沿方嚮。這使得本書不僅僅是一本教科書，更是一份指引讀者進入未來科技前沿的地圖。 結語 《半導體量子構造の物理》是一本不可多得的經典著作，它以其深刻的洞察力、嚴謹的科學態度和清晰的論述，為讀者打開瞭一扇通往半導體微觀量子世界的大門。無論您是希望係統學習半導體物理學的學生，還是希望深入瞭解量子效應在現代科技中應用的科研人員，亦或是對探索微觀世界充滿好奇的工程師，《半導體量子構造の物理》都將是您寶貴的知識財富，引領您在半導體科學的海洋中乘風破浪，探索無限可能。

评分☆☆☆☆☆

初次翻閱《半導體量子構造の物理》時，我被其深邃而嚴謹的學術氛圍所吸引。書中對量子力學在半導體材料中應用的闡述，堪稱是教科書級的範本。作者從基礎的薛定諤方程入手，循序漸進地解析瞭電子在晶格中的運動規律，以及由此産生的能帶結構。對於量子囚禁效應的講解，我印象尤為深刻，通過對不同維度量子結構的分析，我得以窺見微觀粒子在受限空間內行為的獨特性。書中所展示的各種實驗現象，例如量子霍爾效應和分數量子霍爾效應，更是將理論與實踐完美結閤，讓我對這些前沿科學有瞭更為直觀的認識。盡管有些章節涉及復雜的數學推導，但作者的講解清晰明瞭，配閤大量的圖錶和示意圖，使得理解過程並非異常艱難。我特彆欣賞作者對於曆史發展脈絡的梳理，從早期半導體理論的提齣，到如今量子結構的蓬勃發展，整個過程如同電影般在我眼前展開，讓我體會到科學進步的艱辛與輝煌。這本書的語言風格十分正式，但並不枯燥，反而充滿瞭嚴謹的學術魅力，每一次閱讀都像是一次深入的思維訓練，讓我受益匪淺，也對未來半導體技術的發展方嚮有瞭更清晰的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本《半導體量子構造の物理》讓我徹底顛覆瞭對半導體器件的傳統認知。我一直以為半導體就是一堆堆晶體管和電路闆，但這本書讓我看到瞭隱藏在其微觀世界裏的精妙。作者以極其生動的語言，將那些抽象的量子力學概念，例如能帶理論、德布羅意波、以及隧穿效應等，描繪得栩栩如生。我尤其喜歡書中對量子阱和量子綫的講解，那些如同囚禁在微小空間裏的電子，它們展現齣的奇特行為，讓我驚嘆於大自然的鬼斧神工。讀到關於激子和極化激子的章節時，我仿佛能親眼看到光子與電子在半導體材料中相互作用，激發齣令人難以置信的光電現象。整本書的敘事流暢，邏輯嚴謹，即使是對於我這樣非物理學專業的讀者，也能感受到作者的良苦用心。它不僅僅是一本介紹物理原理的書，更像是一扇通往量子世界的大門，讓我看到瞭半導體技術背後更深層的科學之美。我經常在閱讀過程中停下來，反復思考那些圖示和公式所蘊含的物理意義，有時甚至會因為一個巧妙的比喻而豁然開朗。這本書的價值在於它能夠點燃讀者的好奇心，激發對科學探索的渴望，讓我在享受閱讀樂趣的同時，也獲得瞭寶貴的知識。

评分☆☆☆☆☆

這本書《半導體量子構造の物理》是一次令人振奮的智力冒險。作者以一種非常獨特且富有洞察力的方式，揭示瞭半導體材料在量子尺度下的令人著迷的物理學。我被書中對諸如狄拉剋方程、費米液體理論，以及自鏇軌道的相互作用等概念的細緻入微的探討所深深吸引。對於如何利用這些量子現象來設計下一代電子器件，書中的論述極具啓發性，讓我看到瞭超越傳統CMOS技術的可能性。我尤其欣賞作者在解釋量子霍爾效應時所采用的清晰思路，從基礎的朗道能級到分數霍爾效應的齣現，每一步都環環相扣，引人入勝。書中的分析力求嚴謹，但又不失其學術深度，使得我得以在享受閱讀樂趣的同時，也能夠深入地理解其中的科學原理。作者的寫作風格十分專業，但又不乏學術的嚴謹性，每一次閱讀都像是一次對知識的深刻挖掘，讓我對半導體物理學有瞭全新的認識，並且對未來科技發展充滿瞭期待。

评分☆☆☆☆☆

《半導體量子構造の物理》帶給我的，是一種前所未有的震撼。我之前對半導體物理的理解，停留在宏觀層麵的器件應用，而這本書則將我帶入瞭微觀世界的奇幻之旅。作者巧妙地運用類比和生動的比喻，將那些晦澀的量子概念，比如波粒二象性、量子疊加態、以及量子糾纏等，變得通俗易懂。我非常享受閱讀過程中那種“豁然開朗”的感覺，仿佛無數個知識點瞬間串聯瞭起來。尤其是在閱讀關於量子點和量子綫的章節時，那些被束縛在微小空間內的電子，它們的行為方式竟然如此奇特，展現齣瞭與宏觀世界截然不同的物理規律，這讓我驚嘆於大自然的奧秘。書中所介紹的各種理論，如自鏇電子學和拓撲半導體等，更是讓我看到瞭半導體技術未來無限的可能性。作者的敘述風格十分活潑，充滿趣味性，有時甚至會穿插一些曆史趣聞，使得閱讀過程一點也不枯燥，反而充滿驚喜。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的啓發，它讓我學會瞭如何從更深層次去理解物理現象，也激發瞭我對科學探索的熱情。

评分☆☆☆☆☆

《半導體量子構造の物理》為我打開瞭一扇通往微觀世界的大門。我之前對半導體的認識僅限於其在日常生活中的應用，而這本書則讓我看到瞭隱藏在這些應用背後的深邃的科學原理。作者以一種非常生動且富有感染力的方式，闡述瞭諸如電子衍射、聲子散射，以及激子-極化激子相互作用等概念。我被書中對量子限域效應的講解所深深吸引，那些被限製在極小空間內的電子，它們的行為方式竟然如此獨特，與宏觀世界的規律截然不同，這讓我感嘆於大自然的鬼斧神工。書中所描繪的各種量子現象，如光電導效應和光緻發光，更是將理論與實踐完美地結閤在一起，讓我對這些前沿科學有瞭更為深刻的理解。作者的寫作風格十分活潑，充滿瞭探索的樂趣，有時甚至會穿插一些引人入勝的科學故事，使得閱讀過程一點也不枯燥。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的啓發，它讓我學會瞭如何以更廣闊的視角去審視物理現象，也激發瞭我對科學探索的熱情。