半导体科学与技术 第2版PDF电子书下载

物 理篇 3

第1章 半导体量子相干和调控 3

1.1 导言 3

1.2 实现量子计算物理系统的基本要求 4

1.3 半导体中的电子自旋退相时间 5

1.4 Loss-DiVincenzo的量子点方案 8

1.5 Kane的硅基半导体方案 11

1.6 金刚石NV色心量子方案 13

1.7 自旋场效应晶体管 16

1.8 全光学技术的自组装量子点量子计算方案 21

1.9 半导体量子光源 26

参考文献 31

第2章 半导体自旋电子学 35

2.1 导言 35

2.2 自旋注入与自旋检测 37

2.2.1 半导体自旋场效应晶体管 37

2.2.2 自旋注入的标准模型：F/N结 38

2.2.3 自旋的光注入 39

2.2.4 自旋的光学检测 39

2.2.5 磁性半导体自旋的电注入 40

2.2.6 自旋的电学检测 42

2.2.7 铁磁金属自旋的电注入 44

2.2.8 自旋注入的界面工程 44

2.2.9 半金属自旋的电注入 45

2.2.10 基于二维层状材料的自旋器件 46

2.2.11 拓扑绝缘体自旋的电注入 47

2.2.12 自旋霍尔效应器件 49

2.2.13 自旋弛豫 50

2.3 自旋调控 50

2.3.1 电场对自旋的调控 50

2.3.2 离子液体辅助的电场调控 53

2.3.3 光场对自旋的调控 54

2.3.4 热梯度场对自旋的调控 54

2.4 稀磁半导体 54

2.4.1 传统稀磁半导体 55

2.4.2 室温稀磁半导体 56

2.4.3 稀磁拓扑绝缘体 58

2.5 小结与展望 59

参考文献 60

第3章 半导体纳米结构在光电器件中的应用 69

3.1 纳米线的生长 69

3.1.1 VLS生长 69

3.1.2 径向异质结构的纳米线生长 71

3.1.3 轴向异质结构的纳米线生长 72

3.1.4 合金和掺杂纳米线生长 74

3.1.5 无催化剂的ZnO纳米线生长 76

3.1.6 无催化剂的位置控制的ZnO纳米线生长 78

3.1.7 无催化剂的成分控制的ZnO和GaN纳米线生长 80

3.1.8 无催化剂的III-V族纳米线生长 81

3.1.9 纳米线的低温湿化学生长 82

3.2 半导体纳米线的器件应用 82

3.2.1 发光器件LED 82

3.2.2 纳米线激光器 89

3.2.3 太阳电池 95

3.3 小结 98

参考文献 99

第4章 二维材料 100

4.1 导言 100

4.1.1 石墨烯 101

4.1.2 硅烯 103

4.1.3 石墨炔 104

4.1.4 黑磷 106

4.1.5 二维过渡金属硫属化物 107

4.2 二维半导体材料的电子结构和带阶 110

4.3 石墨炔的电子结构和光学性质 116

4.4 硅烯纳米带的输运特性及磁阻效应 122

4.5 二维材料的大规模生长 126

4.5.1 机械剥离法 127

4.5.2 水热法 127

4.5.3 溶液剥离法 128

4.5.4 电化学法及超声法 129

4.5.5 化学气相沉积法 129

4.6 新型二维半导体光电器件 132

4.6.1 二维半导体光电器件 133

4.6.2 新型二维半导体异质结光电器件 135

4.6 3研究展望 138

4.7 应力对二维材料性能的调控 138

4.8 掺杂二维合金的生长、物性和器件研究 141

参考文献 144

第5章 表面等离激元光子学 147

5.1 表面等离激元光子学概述 147

5.1.1 金属的介电常数与等离激元 148

5.1.2 低维金属结构中的表面等离激元 150

5.1.3 表面等离激元的主要应用 156

5.2 表面等离激元纳米波导和光子回路 158

5.2.1 表面等离激元的激发和探测 159

5.2.2 表面等离激元的模式和传播 161

5.2.3 表面等离激元的发射 165

5.2.4 等离激元逻辑器件 167

5.2.5 其他等离激元光子器件及集成 169

5.3 表面增强拉曼散射 171

5.3.1 球形金属纳米颗粒之间的纳米间隙 173

5.3.2 非球形金属纳米结构中的纳米间隙 174

5.3.3 针尖与基底之间的纳米间隙 175

5.4 耦合结构中的表面等离激元 178

5.4.1 局域表面等离激元的耦合 178

5.4.2 局域表面等离激元共振的圆二色和非线性效应 182

5.4.3 局域表面等离激元与激子的强相互作用 184

5.4.4 耦合结构中的增强光学力 186

5.5 表面等离激元共振传感 188

5.5.1 表面等离激元共振传感 188

5.5.2 局域表面等离激元共振传感 190

5.5.3 高灵敏局域表面等离激元共振传感 193

5.5.4 表面等离激元传感应用 194

参考文献 196

材 料篇 207

第6章 半导体硅材料 207

6.1 硅材料的历史和发展 208

6.2 集成电路用硅材料 211

6.2.1 集成电路用直拉硅单晶 211

6.2.2 大直径硅单晶的晶体生长 213

6.2.3 大直径硅单晶的缺陷工程 216

6.2.4 大直径硅单晶的外延 220

6.2.5 硅基薄膜材料 222

6.3 太阳电池用硅材料 226

6.3.1 太阳电池用硅材料的研究 226

6.3.2 太阳级多晶硅 229

6.3.3 太阳电池用铸造多晶硅 230

6.3.4 太阳电池用非晶硅薄膜 232

6.3.5 太阳电池用多晶硅薄膜 235

6.3.6 太阳电池用带硅材料 238

6.4 光电子用硅材料 239

6.4.1 硅晶体位错发光 240

6.4.2 多孔硅发光 242

6.4.3 硅基纳米硅发光 244

6.4.4 纳米硅丝/硅管 246

6.4.5 硅基化合物半导体材料 249

参考文献 249

第7章 石墨烯材料 252

7.1 引言 252

7.2 石墨烯的制备方法 253

7.2.1 机械剥离法 254

7.2.2 碳化硅单晶外延法 255

7.2.3 过渡金属单晶衬底外延法 256

7.2.4 过渡金属多晶薄膜衬底外延法 257

7.2.5 氧化还原法 258

7.2.6 碳纳米管剖开法制备石墨烯纳米带 259

7.3 石墨烯材料的物理特性 260

7.3.1 石墨烯独特的电子结构 260

7.3.2 石墨烯的电子输运特性 262

7.3.3 石墨烯的其他物理特性 265

7.4 石墨烯的应用前景 266

7.4.1 石墨烯晶体管 266

7.4.2 石墨烯集成电路 266

7.4.3 柔性透明电极 267

7.4.4 超级电容器 267

7.4.5 气体分子传感器 268

7.4.6 生物方面应用 268

7.5 类石墨烯的其他二维原子晶体材料 268

7.5.1 硅烯、锗烯 269

7.5.2 过渡金属硫族化合物 270

7.6 小结与展望 270

参考文献 271

第8章 SiC晶体：物性及其应用 275

8.1 SiC晶体结构 276

8.2 SiC材料物理和化学性质 277

8.2.1 力学性质 278

8.2.2 热学性质 278

8.2.3 化学性质 278

8.2.4 电学性质 278

8.2.5 光学性质 278

8.2.6 热膨胀性能 281

8.2.7 常见SiC晶型的特征拉曼光谱频率 282

8.3 SiC晶体新物性 284

8.3.1 半绝缘型4H-SiC晶体作为新型的非线性中红外光学晶体 284

8.3.2 SiC晶体中缺陷引入磁性 286

8.4 SiC单晶生长方法 287

8.4.1 物理气相传输法 287

8.4.2 高温气相沉积法 291

8.4.3 液相法 292

8.5 SiC晶体的缺陷 293

8.5.1 微管 293

8.5.2 多型性 293

8.5.3 包裹物 294

8.5.4 平面六方空洞 294

8.5.5 杂晶 294

8.5.6 堆垛层错和位错 294

8.6 SiC晶体的应用 295

8.6.1 SiC基高亮度发光二极管 295

8.6.2 SiC基电力电子器件 296

8.6.3 SiC基射频微波器件 298

8.6.4 SiC外延石墨烯器件 298

8.6.5 SiC晶体的宝石应用 300

8.7 SiC晶体及器件产业化发展现状 301

8.8 SiC晶体未来发展趋势 302

参考文献 304

第9章 锑化物光电子材料与器件 308

9.1 锑化物材料学基础 308

9.1.1 锑化物半导体材料简介 308

9.2 锑化物红外光电器件基本原理及进展 310

9.2.1 GaSb单晶与外延衬底材料 310

9.2.2 超晶格材料与第三代红外焦平面探测器 311

9.3 国内研究现状 333

9.4 未来发展趋势 334

参考文献 335

第10章 有机半导体 345

10.1 有机半导体概论 345

10.1.1 有机半导体概念 345

10.1.2 有机半导体材料 346

10.1.3 有机半导体材料中的电子过程 347

10.2 有机电致发光 349

10.2.1 有机电致发光概述 350

10.2.2 有机电致发光材料 350

10.2.3 有机发光器件 358

10.2.4 有机电致发光展望 359

10.3 有机太阳能电池 359

10.3.1 有机薄膜太阳能电池 360

10.3.2 有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池 364

10.3.3 有机太阳能电池的展望与挑战 366

10.4 有机场效应晶体管 367

10.4.1 有机场效应晶体管发展概述 367

10.4.2 有机场效应晶体管的制备技术 368

10.4.3 有机场效应晶体管材料 372

10.4.4 展望 375

10.5 有机存储 375

10.5.1 有机电存储发展概述 376

10.5.2 有机光存储 379

10.5.3 有机存储的挑战 383

10.6 有机传感 383

10.6.1 时间分辨光学成像技术 384

10.6.2 双光子荧光显微镜 387

10.6.3 光声成像 390

10.7 有机激光 392

10.7.1 有机激光器件 393

10.7.2 有机激光材料 397

10.7.3 展望 400

参考文献 400

第11章 SOI材料 411

11.1 引言 411

11.2 绝缘体上硅（SOI）简介 412

11.2.1 绝缘体上硅的定义与主要优势 412

11.2.2 SOI技术的发展历史 413

11.3 SOI晶片的制备方法 414

11.3.1 离子束合成技术 414

11.3.2 键合（Bonding）技术 415

11.3.3 智能剥离技术（Smart cut） 416

11.3.4 原子层剥离技术-吸附剥离（Simsplit）技术 417

11.4 SOI技术发展新趋势 419

11.4.1 绝缘体上锗硅（SGOI）材料的制备 419

11.4.2 绝缘体上应变硅（sSOI）材料的制备 421

11.4.3 绝缘体上锗（GOI）材料的制备 421

11.4.4 绝缘体上化合物（III-VOI）材料的制备 422

11.5 SOI材料及其MOSFET器件性能表征 423

11.5.1 硅薄膜厚度表征 423

11.5.2 硅薄膜晶体质量表征 428

11.5.3 硅薄膜载流子寿命表征 432

11.6 SOI材料技术应用 437

11.6.1 高性能射频应用 437

11.6.2 抗辐照器件 438

11.6.3 耐高温器件 438

11.6.4 低压低功耗电路 438

11.6.5 无电容动态随机存储器 439

11.6.6 光互连与光纤通信 440

11.7 小结与展望 442

参考文献 442

器 件篇 451

第12章 宽禁带半导体光电子器件 451

12.1 发光二极管 452

12.1.1 III族氮化物蓝光LED 452

12.1.2 硅衬底GaN基LED技术 455

12.1.3 基于LED的半导体照明技术 458

12.1.4 AlGaN基紫外LED 462

12.2 激光二极管（laser diode， LD） 465

12.2.1 法布里-珀罗（F-P）型激光器 467

12.2.2 分布反馈III族氮化物半导体激光器 469

12.2.3 垂直腔面发射III族氮化物半导体激光器 472

12.3 紫外探测器（UV photodetector） 475

12.3.1 可见光盲GaN紫外光电探测器 476

12.3.2 日盲AlGaN基紫外探测器 478

12.3.3 SiC紫外单光子探测器 480

参考文献 484

第13章 宽禁带半导体电子器件与材料 489

13.1 引言 489

13.2 GaN电子器件及材料 490

13.2.1 用于电子器件的GaN及其异质结材料 491

13.2.2 GaN微波毫米波功率器件进展 492

13.2.3 GaN HEMT频率特性的提升和超高速器件进展 497

13.2.4 高压电力电子器件进展 499

13.2.5 氮化物电子器件存在问题及发展方向 504

13.3 SiC电子器件及材料 505

13.3.1 SiC外延材料 506

13.3.2 功率二极管 507

13.3.3 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET） 508

13.3.4 双极型晶体管（BJT） 511

13.3.5 结型场效应晶体管（JFET） 512

13.3.6 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 513

13.3.7 SiC电子器件存在问题及发展方向 514

13.4 Ga2O3材料和电子器件 515

13.4.1 β-Ga2O3体单晶材料的制备和性质 516

13.4.2 β-Ga2O3薄膜的外延生长 518

13.4.3 β-Ga2O3电子器件的研究进展 521

13.5 金刚石材料和电子器件 522

13.5.1 金刚石材料的制备、掺杂和电学特性 522

13.5.2 金刚石电子器件的研究进展 525

13.5.3 器件和材料存在的问题 529

13.6 本章总结 530

参考文献 530

第14章 氮化物发光二极管 548

14.1 导言 548

14.2 发光二极管发展概况 548

14.3 发光二极管的工作原理 549

14.4 氮化物发光二极管面临的基本科学技术问题 550

14.4.1 异质外延 550

14.4.2 p型掺杂及研究进展 553

14.4.3 量子局限斯塔克效应 556

14.4.4 绿光带隙（green gap） 557

14.4.5 多量子阱中的载流子输运 558

14.4.6 droop效应 558

14.5 氮化物发光二极管量子效率提升技术 560

14.5.1 内量子效率提升技术 560

14.5.2 光提取效率提升技术 563

14.5.3 电流注入效率提升技术 567

14.6 新型发光二极管技术 569

14.6.1 纳米柱发光二极管 569

14.6.2 量子点发光二极管 571

14.6.3 表面等离激元耦合增强发光二极管 573

14.6.4 基于石墨烯缓冲层的氮化物范德华外延 575

14.6.5 新型低维结构氮化镓发光器件 579

14.7 小结与展望 582

参考文献 582

第15章 射频系统与射频集成电路设计 587

15.1 引言 587

15.1.1 射频定义 588

15.1.2 射频通信系统 588

15.2 射频系统组成 596

15.2.1 射频发射机组成 596

15.2.2 直接解调式接收机结构 597

15.2.3 超外差结构 598

15.3 射频集成电路设计专用知识 598

15.3.1 传输线效应 599

15.3.2 史密斯圆图及其应用 600

15.3.3 S参数 601

15.4 射频IC工艺 602

15.4.1 单质与异质双极结型晶体管工艺 603

15.4.2 射频CMOS工艺 604

15.4.3 GaAs MESFET与HEMT工艺 604

15.5 射频IC设计工程 606

15.5.1 射频IC设计环境 606

15.5.2 射频IC设计工具 606

15.5.3 射频IC实现 606

15.5.4 射频IC测试 607

15.6 主要射频IC设计 608

15.6.1 调制器 608

15.6.2 功率放大器 608

15.6.3 低噪声放大器 610

15.6.4 混频器 614

15.6.5 可变增益中频放大器 615

15.6.6 解调器 618

15.6.7 频率合成器 618

15.7 单片集成发射接收机芯片 621

15.7.1 低占空比的跳时超宽带通信射频发射机的系统方案 621

15.7.2 数字广播接收机芯片 622

15.8 总结 625

参考文献 625

第16章 功率半导体器件与功率集成电路 627

16.1 功率半导体器件的定义与发展简史 627

16.2 功率二极管和功率开关器件 628

16.2.1 功率二极管 628

16.2.2 功率双极型开关器件 631

16.2.3 功率MOSFET器件 633

16.2.4 IGBT和MCT 640

16.2.5 SiC功率开关器件 652

16.2.6 GaN功率开关器件 659

16.3 功率集成电路与集成功率模块 669

16.3.1 功率集成电路 669

16.3.2 RESURF理论 671

16.3.3 超结LDMOS结构 672

16.3.4 SOI高压集成技术 677

16.3.5 BCD工艺技术及功率封装技术 679

16.3.6 智能功率模块 682

参考文献 682

第17章 太阳电池 699

17.1 导言 699

17.2 太阳电池工作原理和效率 700

17.3 晶体硅太阳电池 701

17.3.1 常规晶硅太阳电池 701

17.3.2 异质结硅太阳电池（HJS或HIT） 705

17.3.3 梳状全背接触硅太阳电池 711

17.4 III-V族化合物太阳电池 712

17.4.1 III-V族化合物太阳电池的特点 712

17.4.2 单结GaAs太阳电池 713

17.4.3 多结叠层III-V族太阳电池 714

17.4.4 聚光多结叠层III-V族太阳电池 716

17.4.5 III-V族太阳电池研发的新动向 718

17.5 无机薄膜太阳电池 720

17.5.1 硅基薄膜太阳电池 721

17.5.2 铜铟镓硒（CIGS）太阳电池 726

17.5.3 碲化镉薄膜太阳能电池 730

17.6 染料敏化，有机和有机-无机复合太阳电池 732

17.6.1 染料敏化太阳电池 732

17.6.2 有机太阳电池 735

17.6.3 钙钛矿薄膜太阳电池 739

17.7 其他新型太阳电池 747

17.7.1 多结叠层太阳电池 747

17.7.2 量子点太阳电池 747

17.7.3 过渡金属氧化物半导体太阳电池 748

17.7.4 中间带太阳电池 749

17.8 展望 751

参考文献 752

第18章 高速光电子器件 758

18.1 高速光发射器件 758

18.1.1 高速直接调制半导体激光器 758

18.1.2 相位调制器 762

18.1.3 高速MZ调制器 763

18.1.4 电吸收调制器 765

18.1.5 微环调制器 766

18.2 高速光探测器件 767

18.2.1 p-i-n光电二极管探测器 767

18.2.2 雪崩光电二极管 768

18.2.3 高饱和功率光探测器 770

18.3 光通信集成芯片 771

18.3.1 激光器阵列芯片 771

18.3.2 探测器阵列芯片 777

18.3.3 先进格式光发射与接收芯片 780

18.3.4 集成光收发模块 783

18.3.5 集成芯片耦合封装 787

18.4 高速光信息处理器件 789

18.4.1 可编程微波光子相控阵波束形成单元 789

18.4.2 超带宽希尔伯特变换器 793

18.4.3 微波光子滤波器 794

18.4.4 超带宽微波光子混频器 799

参考文献 803

第19章 新型硅基半导体器件 810

19.1 超薄体SOI和准SOI器件 811

19.1.1 超薄体SOI 812

19.1.2 新型准SOI器件 817

19.2 双栅和三栅器件 820

19.2.1 双栅器件 820

19.2.2 三栅FinFET 822

19.3 围栅硅纳米线器件 828

19.3.1 围栅硅纳米线器件的工艺集成技术 829

19.3.2 围栅硅纳米线器件的特性分析 832

19.4 高迁移率沟道器件 839

19.4.1 高迁移率Ge沟道器件研究 839

19.4.2 高迁移率III-V MOS器件研究 842

19.5 超陡开关新机理器件 843

19.5.1 隧穿场效应晶体管 844

19.5.2 负电容场效应晶体管 852

19.5.3 纳机电继电器 853

参考文献 855

第20章 新型非挥发性存储器 869

20.1 引言 869

20.2 非挥发性存储器进展简介 871

20.2.1 非挥发性存储器的相关基本概念 871

20.2.2 半导体存储器的分类 872

20.2.3 传统非挥发性存储器的发展历程 873

20.2.4 非挥发性存储器的发展趋势 876

20.3 分立电荷存储器 877

20.3.1 纳米晶存储器 878

20.3.2 电荷俘获存储器 883

20.4 阻变存储器 886

20.4.1 阻变存储器的发展历程 887

20.4.2 阻变存储器的材料体系 888

20.4.3 电阻转变机制 890

20.4.4 阻变存储器的集成 897

20.5 相变存储器 901

20.6 磁存储器 903

20.7 小结与展望 906

参考文献 907

第21章 薄膜微电子学 911

21.1 导言 911

21.1.1 薄膜微电子学发展历程 911

21.1.2 薄膜微电子学的意义 912

21.1.3 薄膜微电子学的广阔之路 913

21.2 硅基薄膜材料及其薄膜晶体管 914

21.2.1 非晶硅 914

21.2.2 氢化非晶硅的亚稳特性 916

21.2.3 纳米晶和微晶硅 918

21.2.4 多晶硅 922

21.2.5 硅基薄膜晶体管 929

21.3 氧化物薄膜晶体管 940

21.3.1 简介 940

21.3.2 氧化物半导体材料 941

21.3.3 氧化物半导体材料的载流子输运机理 945

21.3.4 氧化物TFT 947

21.3.5 氧化物TFT的应用 950

21.4 硅基薄膜集成电子学 951

21.4.1 AM-LCD的像素电路和驱动电路 952

21.4.2 AM-OLED的像素电路 955

21.4.3 多晶硅TFT的显示驱动集成电路 960

21.5 广义的薄膜微电子学 967

21.6 结语 969

感谢 969

参考文献 969

第22章 有机电子学 978

22.1 导言 978

22.2 有机半导体导电机制 980

22.3 有机半导体电子器件 983

22.3.1 有机场效应晶体管 983

22.3.2 有机电致发光二极管 992

22.3.3 有机太阳能电池 995

22.3.4 有机铁电场效应晶体管存储器 997

22.4 有机半导体材料 999

22.4.1 有机小分子半导体材料 999

22.4.2 有机聚合物半导体材料 1007

22.4.3 有机单晶半导体材料 1009

22.4.4 栅绝缘材料 1010

22.5 有机场效应晶体溶液相制备工艺 1013

22.6 小结和展望 1014

参考文献 1014

第23章 微纳传感与光机电器件及系统 1023

23.1 导言 1023

23.2 微纳系统技术的发展历史 1025

23.2.1 从微传感器起步 1026

23.2.2 开拓新的领域 1027

23.2.3 进入纳米尺度 1028

23.3 微纳系统技术发展的国内外现状 1029

23.3.1 传感器 1030

23.3.2 信息MEMS 1035

23.3.3 生物MEMS 1039

23.3.4 NEMS 1041

23.4 科学内容 1047

23.4.1 设计技术 1047

23.4.2 制造技术 1048

23.4.3 器件和系统 1050

23.5 发展趋势 1051

23.5.1 系统集成化 1051

23.5.2 加工标准化 1051

23.5.3 尺度微纳化 1052

23.5.4 应用多样化 1052

参考文献 1052

第24章 大功率半导体激光器 1060

24.1 引言 1060

24.2 大功率半导体激光器关键技术 1060

24.2.1 大功率量子阱激光器外延结构的优化设计 1061

24.2.2 光波导理论 1066

24.2.3 腔面镀膜技术和低阻欧姆接触工艺技术 1069

24.2.4 大功率半导体激光器的封装技术 1070

24.2.5 大功率半导体激光器的热管理技术 1070

24.2.6 大功率激光器阵列bar条的优化设计 1071

24.2.7 激光整形的基本原理 1072

24.2.8 激光合束的基本原理 1076

24.3 大功率边发射半导体激光器研究进展 1082

24.3.1 大功率半导体激光器的功率特性 1082

24.3.2 大功率半导体激光器的效率 1082

24.3.3 大功率半导体激光器的光谱特性 1084

24.3.4 大功率半导体激光器的可靠性 1085

24.3.5 大功率半导体激光器的价格趋势 1087

24.4 大功率垂直腔面发射激光器进展 1087

24.4.1 VCSEL简介 1088

24.4.2 红光VCSEL 1093

24.4.3 蓝光VCSEL 1097

24.4.4 绿光VCSEL 1104

24.4.5 850nm AlGaAs/GaAs系列VCSEL 1106

24.4.6 980nm InGaAs/GaAs系列VCSEL 1107

24.4.7 中红外VCSEL 1108

24.4.8 锑化物垂直腔面发射激光器（Sb-VCSEL） 1109

24.4.9 铅盐垂直腔面发射激光器 1112

24.4.10 垂直外腔面发射激光器 1114

24.4.11 VCSEL的前景 1121

24.5 大功率半导体激光器的应用 1123

24.5.1 大功率半导体激光器在激光加工中的应用 1123

24.5.2 大功率半导体激光器在激光显示中的应用 1125

24.5.3 大功率半导体激光器在激光医疗中的应用 1126

24.5.4 大功率半导体激光器的军事应用 1127

参考文献 1129

第25章 光子晶体激光器 1142

25.1 引言 1142

25.2 光子晶体激光器 1143

25.2.1 光泵浦光子晶体面发射激光器 1143

25.2.2 光泵浦光子晶体边发射激光器 1148

25.2.3 电注入光子晶体垂直腔面发射激光器 1150

25.2.4 电注入光子晶体横向腔面发射激光器 1160

25.2.5 光子晶体高光束质量半导体激光器 1167

25.2.6 硅基混合集成激光器 1173

25.3 小结与展望 1178

参考文献 1179

第26章 HgCdTe红外探测器 1184

26.1 导言 1184

26.2 HgCdTe红外探测器技术概述 1184

26.2.1 历史沿革 1184

26.2.2 HgCdTe焦平面基本结构 1189

26.3 HgCdTe外延技术 1191

26.3.1 液相外延技术 1191

26.3.2 分子束外延技术 1193

26.3.3 ZnCdTe衬底技术 1195

26.4 HgCdTe焦平面 1197

26.4.1 单色焦平面技术 1197

26.4.2 双色焦平面技术 1202

26.4.3 HgCdTe e-APD焦平面技术 1207

26.5 小结与展望 1210

参考文献 1211

第27章 集成电路设计 1217

27.1 集成电路设计概述 1217

27.2 数字集成电路设计 1220

27.2.1 数字集成电路设计的基本流程 1220

27.2.2 前端设计与验证 1220

27.2.3 后端设计与验证 1223

27.3 模拟集成电路设计 1226

27.3.1 模拟集成电路设计的基本流程 1226

27.3.2 稳定性设计——以线性稳压器为例 1228

27.3.3 模拟集成电路中的噪声考虑 1231

27.3.4 模拟集成电路设计展望 1234

27.4 混合信号集成电路设计 1234

27.4.1 数模转换器 1234

27.4.2 模数转换器 1245

27.5 传感器接口芯片设计 1251

27.5.1 传感器接口电路简介 1251

27.5.2 传感器接口芯片的高动态范围ADC 1253

27.6 小结 1259

参考文献 1259

第28章 模拟集成电路设计自动化方法 1261

28.1 引言 1261

28.2 模拟电路建模技术 1263

28.2.1 模拟电路的系统级宏模型 1264

28.2.2 模拟电路性能的参数化模型 1268

28.3 电路尺寸优化 1270

28.3.1 基于经验的启发式方案 1271

28.3.2 基于模型/方程的优化方法 1271

28.3.3 基于仿真的优化方法 1272

28.3.4 寻找全局最优的优化方法 1273

28.3.5 考虑工艺偏差的模拟电路优化 1274

28.4 典型模拟电路优化算法框架 1274

28.4.1 模拟退火算法框架 1274

28.4.2 差分进化算法框架 1275

28.4.3 多起始点全局优化方法 1276

28.5 模拟电路自动化设计实例 1276

28.5.1 运算放大器电路自动设计 1276

28.5.2 锁相环PLL电路自动工艺迁移 1277

28.6 模拟电路“修复”技术 1279

28.7 小结 1281

参考文献 1281

第29章 磁随机存取存储器 1286

29.1 自旋转移矩原理 1286

29.2 自旋转移矩开关的二端器件 1290

29.3 电场驱动的磁开关 1293

29.4 国际国内研究动态 1294

参考文献 1296

第30章 微纳光刻与微纳米加工技术 1297

30.1 引言 1297

30.2 国内外技术进展 1298

30.2.1 微电子关键工艺技术国内外进展 1298

30.2.2 面临的挑战与需要解决的关键技术问题 1299

30.3 微纳光刻图形设计与数据处理技术 1300

30.3.1 计算机辅助设计技术 1301

30.3.2 微纳光刻图形设计及数据格式转换体系 1301

30.3.3 基于JAVA的图形编辑系统 1303

30.3.4 掩模图形数据处理技术 1303

30.3.5 复杂图形绘制系统 1304

30.3.6 图形格式转换系统 1305

30.4 光学光刻分辨率增强技术 1305

30.4.1 移相掩模制造技术及应用技术 1306

30.4.2 光学邻近效应校正掩模制造技术及应用 1309

30.4.3 可制造性设计与计算光刻技术 1311

30.5 电子束曝光技术 1313

30.5.1 纳米电子束曝光基本工艺 1314

30.5.2 电子束邻近效应校正技术 1317

30.5.3 大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术 1318

30.5.4 光学光刻系统和电子束光刻系统之间的匹配与混合光刻 1318

30.6 抗蚀剂关键工艺技术 1320

30.6.1 正性电子束抗蚀剂 1323

30.6.2 负性电子束抗蚀剂 1324

30.6.3 电子抗蚀剂工艺处理技术 1324

30.7 下一代光刻技术 1325

30.7.1 极紫外投影光刻技术 1326

30.7.2 纳米压印光刻技术 1327

30.8 微纳光刻与纳米加工标准化技术 1329

30.9 小结与展望 1331

参考文献 1332