现代电子材料与元器件PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1电子材料的发展历史 1

1.2电子材料的重要作用 4

1.3电子材料与器件的研究现状 4

1.3.1硅基半导体材料 5

1.3.2化合物半导体材料 6

1.3.3半导体自旋电子学材料和器件 8

1.3.4磁性纳米材料的应用 8

1.3.5有机光电子材料 9

1.4电子材料的发展前景 9

第2章 晶体材料的结构 12

2.1晶体的主要特征 12

2.1.1晶体的点阵结构 13

2.1.2晶面和密勒指数 14

2.1.3晶体的宏观对称性 15

2.1.4晶体的微观对称性 17

2.2典型晶体的结构 18

2.2.1密堆积与配位数 18

2.2.2典型单质共价键晶体的结构 19

2.2.3典型离子化合物晶体结构 19

2.3原子间的结合方式 28

2.3.1吸引力和排斥力 28

2.3.2离子键 29

2.3.3共价键 29

2.3.4金属键 30

2.3.5范德瓦耳斯力 31

2.4晶体中的缺陷 33

2.4.1晶体中的微观缺陷 34

2.4.2晶体中的宏观缺陷 37

习题 37

第3章 半导体材料与应用 38

3.1半导体材料的物理基础 38

3.1.1本征半导体 38

3.1.2半导体中的杂质 39

3.1.3费米能级和载流子密度 40

3.1.4电导与霍尔效应 41

3.1.5非平衡载流子 43

3.2半导体材料的性质 45

3.2.1光吸收与光电导 45

3.2.2电容效应与击穿特性 46

3.2.3压阻效应与磁阻效应 47

3.2.4电阻率的温度特性 48

3.3半导体材料的分类 48

3.3.1元素半导体材料 49

3.3.2化合物半导体材料 51

3.3.3非晶态半导体 53

3.4半导体材料的制备工艺方法 55

3.4.1多晶制备工艺 55

3.4.2单晶制备工艺 55

3.4.3外延生长技术 59

3.5半导体材料的应用 65

习题 66

第4章 化合物半导体基础 67

4.1化合物半导体的能带结构 67

4.1.1化合物半导体的周期性结构 67

4.1.2半导体的能带理论 70

4.1.3半导体的有效质量 72

4.1.4 GaAs的能带结构 75

4.2载流子的输运过程 76

4.2.1波尔兹曼输运方程 77

4.2.2散射机制 78

4.2.3速度过冲 80

4.2.4载流子的弹道输运过程 83

4.3二维电子气 85

4.3.1二维电子气 85

4.3.2二维电子气的能量状态 86

4.3.3二维电子气的光学特性 88

4.4半导体异质结 90

4.4.1异质结的能带突变 90

4.4.2热平衡时理想异质结的能带图 95

4.4.3界面态对异质结能带的影响 97

4.4.4异质结的伏安特性 100

4.5半导体超晶格 103

4.5.1半导体超晶格的能带结构 103

4.5.2组分半导体超晶格 105

4.5.3掺杂超晶格 107

4.5.4应变超晶格 107

4.5.5非晶态超晶格 108

习题 111

第5章 化合物半导体器件 113

5.1化合物半导体的物理性质 113

5.1.1化合物半导体 113

5.1.2化合物半导体的晶体结构 114

5.1.3晶格常数 115

5.1.4光学性质 116

5.1.5电学特性 117

5.2金属半导体场效应晶体管器件 121

5.2.1 GaAs MESFET的基本结构 122

5.2.2 GaAs MESFET的直流特性 122

5.2.3 GaAs MESFET的微波特性 124

5.3异质结双极型晶体管 126

5.3.1 HBT器件的基本结构 126

5.3.2 HBT器件的直流特性 127

5.3.3 HBT器件的高频特性 129

5.4高电子迁移率晶体管 131

5.4.1 HEMT器件的基本结构 131

5.4.2 HEMT器件的直流特性 132

5.4.3 HEMT器件的射频特性 132

5.4.4当代HEMT技术 135

5.5半导体光源 137

5.5.1激光二极管（LD） 137

5.5.2发光二极管（LED） 140

5.5.3半导体激光器 144

5.6半导体光电探测器 146

5.6.1光电导探测器的基本特性 146

5.6.2 p-i-n二极管 148

5.6.3 APD（雪崩击穿二极管） 149

5.6.4 MSM（金属-半导体-金属）探测器 150

习题 151

第6章 光电子材料与器件 153

6.1概述 153

6.2光纤 154

6.2.1光纤的结构 154

6.2.2光纤的种类 155

6.2.3光纤的制备 156

6.2.4光纤的应用 159

6.3激光器及材料 162

6.3.1固体激光器的工作原理 162

6.3.2固体激光器基质材料 163

6.3.3固体激光器的激活离子 168

6.3.4几种常见的固体激光器 169

6.4液晶显示材料与器件 171

6.4.1液晶材料的物理性质 171

6.4.2液晶的分类及结构特点 175

6.4.3常用液晶显示器件 177

6.4.4液晶显示技术的发展趋势 182

习题 184

第7章 电介质材料 185

7.1概述 185

7.2电介质在静电场中的极化 186

7.2.1电介质的极化现象 186

7.2.2电介质的极化机制 187

7.3电介质的动态极化 195

7.3.1电介质的极化过程 195

7.3.2复数介电常量 196

7.3.3介电损耗 197

7.3.4极化弛豫与德拜方程 199

7.3.5复数介电常量与频率和温度的关系 200

7.3.6电介质的电导和击穿 203

7.4晶体的压电性质 207

7.4.1晶体的压电性 207

7.4.2晶体的介电性质和弹性 208

7.4.3晶体的机电耦合效应 209

7.5晶体的铁电性质 211

7.5.1自发极化与热释电效应 211

7.5.2铁电体与电畴 212

7.5.3电滞回线 213

7.6电介质的光学性质 214

7.6.1折射率与双折射 214

7.6.2电光效应 215

7.6.3弹光效应 215

7.6.4声光效应 215

7.6.5热光效应 216

7.7钛酸钡的结构与性质 216

7.7.1铁电材料的分类 216

7.7.2钛酸钡的晶体结构 217

7.7.3钛酸钡的铁电性质 219

7.8电介质材料的典型应用 222

7.8.1压电器件 222

7.8.2热释电红外探测器 223

7.8.3声光器件 225

习题 227

第8章 磁电子学材料与器件 228

8.1原子磁矩 228

8.1.1原子磁矩 228

8.1.2多电子原子磁矩 230

8.1.3原子磁矩计算 231

8.2物质的磁化 231

8.2.1磁偶极矩 231

8.2.2磁化强度与磁极化强度 232

8.2.3磁场强度与磁感应强度 232

8.2.4磁导率与磁化率 232

8.3磁性材料的分类 234

8.3.1抗磁性 234

8.3.2顺磁性 234

8.3.3反铁磁性 234

8.3.4铁磁性 235

8.3.5亚铁磁性 235

8.4铁磁交换作用 236

8.4.1交换相互作用 236

8.4.2饱和磁化与居里温度 237

8.5磁畴 238

8.5.1磁畴与畴壁 238

8.5.2磁畴的形成 239

8.5.3磁化曲线与磁滞回线 240

8.5.4动态磁化 243

8.5.5磁损耗 245

8.6磁性材料的特性 247

8.6.1磁各向异性 247

8.6.2磁致伸缩 249

8.6.3磁光效应 250

8.7磁性材料 251

8.7.1软磁材料 251

8.7.2硬磁材料 252

8.7.3矩磁材料 253

8.7.4旋磁材料 254

8.7.5非晶磁性材料 254

8.7.6纳米晶磁性材料 255

8.8磁性元器件 256

8.8.1磁记录元件 256

8.8.2磁光存储 257

8.8.3微波器件 258

8.8.4磁光器件 259

习题 260

第9章 电子陶瓷材料 261

9.1概述 261

9.2陶瓷材料的结构和性质 262

9.2.1陶瓷材料的结构 262

9.2.2陶瓷材料的性质 265

9.3电子陶瓷的制备 266

9.4敏感陶瓷 268

9.4.1热敏陶瓷 268

9.4.2压敏陶瓷 273

9.4.3气敏陶瓷 274

9.4.4湿敏陶瓷 276

9.5介电陶瓷 278

9.5.1压电陶瓷 278

9.5.2铁电陶瓷 282

9.5.3热释电陶瓷 283

9.6铁氧体材料 285

9.6.1软磁铁氧体 285

9.6.2硬磁铁氧体 286

9.6.3旋磁铁氧体 286

9.6.4矩磁铁氧体 287

9.6.5压磁铁氧体 287

9.7超导陶瓷 287

9.7.1超导现象 288

9.7.2超导体的基本性质 289

9.7.3超导陶瓷的分类 290

9.7.4超导陶瓷的应用 291

习题 292

第10章 纳米技术与纳米电子学 293

10.1概述 293

10.1.1纳米技术 293

10.1.2纳米材料 295

10.2纳米材料的基本效应 296

10.2.1表面效应 296

10.2.2小尺寸效应 296

10.2.3量子尺寸效应 298

10.2.4宏观量子隧道效应 300

10.2.5库仑堵塞效应 300

10.2.6介电限域效应 301

10.3纳米材料的制备和加工技术 302

10.3.1分子束外延（MBE） 303

10.3.2化学气相淀积（CVD） 303

10.3.3自组装合成技术 304

10.3.4 SPM加工技术 304

10.3.5光刻技术 305

10.4纳米电子学 305

10.4.1从微电子到纳电子 305

10.4.2量子电导 306

10.4.3电子的弹道输运 306

10.4.4量子相干效应 306

10.4.5量子霍尔效应 309

10.5纳米电子器件 311

10.5.1共振隧穿器件 311

10.5.2单电子器件 315

10.5.3纳米CMOS器件与电路 320

10.6纳米技术的发展 322

习题 322

参考文献 323