半导体科学与技术（第二版）

✍ Scribed by 何杰,夏建白

• Tongue: Chinese
• Leaves: 1363
• Edition: 2
• Category: Library

✦ Table of Contents

目录
物理篇
第1章半导体量子相干和调控
1.1导言
1.2实现量子计算物理系统的基本要求
1.3半导体中的电子自旋退相时间
1.4Loss－DiVincenzo的量子点方案
1.5Kane的硅基半导体方案
1.6金刚石NV色心量子方案
1.7自旋场效应晶体管
1.8全光学技术的自组装量子点量子计算方案
1.9半导体量子光源
参考文献
第2章半导体自旋电子学
2.1导言
2.2自旋注入与自旋检测
2.2.1半导体自旋场效应晶体管
2.2.2自旋注入的标准模型：F／N结
2.2.3自旋的光注入
2.2.4自旋的光学检测
2.2.5磁性半导体自旋的电注入
2.2.6自旋的电学检测
2.2.7铁磁金属自旋的电注入
2.2.8自旋注入的界面工程
2.2.9半金属自旋的电注入
2.2.10基于二维层状材料的自旋器件
2.2.11拓扑绝缘体自旋的电注入
2.2.12自旋霍尔效应器件
2.2.13自旋弛豫
2.3自旋调控
2.3.1电场对自旋的调控
2.3.2离子液体辅助的电场调控
2.3.3光场对自旋的调控
2.3.4热梯度场对自旋的调控
2.4稀磁半导体
2.4.1传统稀磁半导体
2.4.2室温稀磁半导体
2.4.3稀磁拓扑绝缘体
2.5小结与展望
参考文献
第3章半导体纳米结构在光电器件中的应用
3.1纳米线的生长
3.1.1VLS生长
3.1.2径向异质结构的纳米线生长
3.1.3轴向异质结构的纳米线生长
3.1.4合金和掺杂纳米线生长
3.1.5无催化剂的ZnO纳米线生长
3.1.6无催化剂的位置控制的ZnO纳米线生长
3.1.7无催化剂的成分控制的ZnO和GaN纳米线生长
3.1.8无催化剂的III－V族纳米线生长
3.1.9纳米线的低温湿化学生长
3.2半导体纳米线的器件应用
3.2.1发光器件LED
3.2.2纳米线激光器
3.2.3太阳电池
3.3小结
参考文献
第4章二维材料
4.1导言
4.1.1石墨烯
4.1.2硅烯
4.1.3石墨炔
4.1.4黑磷
4.1.5二维过渡金属硫属化物
4.2二维半导体材料的电子结构和带阶
4.3石墨炔的电子结构和光学性质
4.4硅烯纳米带的输运特性及磁阻效应
4.5二维材料的大规模生长
4.5.1机械剥离法
4.5.2水热法
4.5.3溶液剥离法
4.5.4电化学法及超声法
4.5.5化学气相沉积法
4.6新型二维半导体光电器件
4.6.1二维半导体光电器件
4.6.2新型二维半导体异质结光电器件
4.6.3研究展望
4.7应力对二维材料性能的调控
4.8掺杂二维合金的生长、物性和器件研究
参考文献
第5章表面等离激元光子学
5.1表面等离激元光子学概述
5.1.1金属的介电常数与等离激元
5.1.2低维金属结构中的表面等离激元
5.1.3表面等离激元的主要应用
5.2表面等离激元纳米波导和光子回路
5.2.1表面等离激元的激发和探测
5.2.2表面等离激元的模式和传播
5.2.3表面等离激元的发射
5.2.4等离激元逻辑器件
5.2.5其他等离激元光子器件及集成
5.3表面增强拉曼散射
5.3.1球形金属纳米颗粒之间的纳米间隙
5.3.2非球形金属纳米结构中的纳米间隙
5.3.3针尖与基底之间的纳米间隙
5.4耦合结构中的表面等离激元
5.4.1局域表面等离激元的耦合
5.4.2局域表面等离激元共振的圆二色和非线性效应
5.4.3局域表面等离激元与激子的强相互作用
5.4.4耦合结构中的增强光学力
5.5表面等离激元共振传感
5.5.1表面等离激元共振传感
5.5.2局域表面等离激元共振传感
5.5.3高灵敏局域表面等离激元共振传感
5.5.4表面等离激元传感应用
参考文献
材料篇
第6章半导体硅材料
6.1硅材料的历史和发展
6.2集成电路用硅材料
6.2.1集成电路用直拉硅单晶
6.2.2大直径硅单晶的晶体生长
6.2.3大直径硅单晶的缺陷工程
6.2.4大直径硅单晶的外延
6.2.5硅基薄膜材料
6.3太阳电池用硅材料
6.3.1太阳电池用硅材料的研究
6.3.2太阳级多晶硅
6.3.3太阳电池用铸造多晶硅
6.3.4太阳电池用非晶硅薄膜
6.3.5太阳电池用多晶硅薄膜
6.3.6太阳电池用带硅材料
6.4光电子用硅材料
6.4.1硅晶体位错发光
6.4.2多孔硅发光
6.4.3硅基纳米硅发光
6.4.4纳米硅丝／硅管
6.4.5硅基化合物半导体材料
参考文献
第7章石墨烯材料
7.1引言
7.2石墨烯的制备方法
7.2.1机械剥离法.
7.2.2碳化硅单晶外延法
7.2.3过渡金属单晶衬底外延法
7.2.4过渡金属多晶薄膜衬底外延法
7.2.5氧化还原法
7.2.6碳纳米管剖开法制备石墨烯纳米带
7.3石墨烯材料的物理特性
7.3.1石墨烯独特的电子结构
7.3.2石墨烯的电子输运特性
7.3.3石墨烯的其他物理特性
7.4石墨烯的应用前景
7.4.1石墨烯晶体管
7.4.2石墨烯集成电路
7.4.3柔性透明电极
7.4.4超级电容器
7.4.5气体分子传感器
7.4.6生物方面应用
7.5类石墨烯的其他二维原子晶体材料
7.5.1硅烯、锗烯
7.5.2过渡金属硫族化合物
7.6小结与展望
参考文献
第8章SiC晶体：物性及其应用
8.1SiC晶体结构
8.2SiC材料物理和化学性质
8.2.1力学性质
8.2.2热学性质
8.2.3化学性质
8.2.4电学性质
8.2.5光学性质
8.2.6热膨胀性能
8.2.7常见SiC晶型的特征拉曼光谱频率
8.3SiC晶体新物性
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
8.3.2SiC晶体中缺陷引入磁性
8.4SiC单晶生长方法
8.4.1物理气相传输法
8.4.2高温气相沉积法
8.4.3液相法
8.5SiC晶体的缺陷
8.5.1微管
8.5.2多型性
8.5.3包裹物
8.5.4平面六方空洞
8.5.5杂晶
8.5.6堆垛层错和位错
8.6SiC晶体的应用
8.6.1SiC基高亮度发光二极管
8.6.2SiC基电力电子器件
8.6.3SiC基射频微波器件
8.6.4SiC外延石墨烯器件
8.6.5SiC晶体的宝石应用
8.7SiC晶体及器件产业化发展现状
8.8SiC晶体未来发展趋势
参考文献
第9章锑化物光电子材料与器件
9.1锑化物材料学基础
9.1.1锑化物半导体材料简介
9.2锑化物红外光电器件基本原理及进展
9.2.1GaSb单晶与外延衬底材料
9.2.2超晶格材料与第三代红外焦平面探测器
9.3国内研究现状
9.4未来发展趋势
参考文献
第10章有机半导体
10.1有机半导体概论
10.1.1有机半导体概念
10.1.2有机半导体材料
10.1.3有机半导体材料中的电子过程
10.2有机电致发光
10.2.1有机电致发光概述
10.2.2有机电致发光材料
10.2.3有机发光器件
10.2.4有机电致发光展望
10.3有机太阳能电池
10.3.1有机薄膜太阳能电池
10.3.2有机／无机杂化钙钛矿太阳能电池
10.3.3有机太阳能电池的展望与挑战
10.4有机场效应晶体管
10.4.1有机场效应晶体管发展概述
10.4.2有机场效应晶体管的制备技术
10.4.3有机场效应晶体管材料
10.4.4展望
10.5有机存储
10.5.1有机电存储发展概述
10.5.2有机光存储
10.5.3有机存储的挑战
10.6有机传感
10.6.1时间分辨光学成像技术
10.6.2双光子荧光显微镜
10.6.3光声成像
10.7有机激光
10.7.1有机激光器件
10.7.2有机激光材料
10.7.3展望
参考文献
第11章SOI材料
11.1引言
11.2绝缘体上硅（SOI）简介
11.2.1绝缘体上硅的定义与主要优势
11.2.2SOI技术的发展历史
11.3SOI晶片的制备方法
11.3.1离子束合成技术
11.3.2键合（Bonding）技术
11.3.3智能剥离技术（Smartcut）
11.3.4原子层剥离技术－吸附剥离（Simsplit）技术
11.4SOI技术发展新趋势
11.4.1绝缘体上锗硅（SGOI）材料的制备
11.4.2绝缘体上应变硅（sSOI）材料的制备
11.4.3绝缘体上锗（GOI）材料的制备
11.4.4绝缘体上化合物（III－VOI）材料的制备
11.5SOI材料及其MOSFET器件性能表征
11.5.1硅薄膜厚度表征
11.5.2硅薄膜晶体质量表征
11.5.3硅薄膜载流子寿命表征
11.6SOI材料技术应用
11.6.1高性能射频应用
11.6.2抗辐照器件
11.6.3耐高温器件
11.6.4低压低功耗电路
11.6.5无电容动态随机存储器
11.6.6光互连与光纤通信
11.7小结与展望
参考文献
器件篇
第12章宽禁带半导体光电子器件
12.1发光二极管
12.1.1III族氮化物蓝光LED
12.1.2硅衬底GaN基LED技术
12.1.3基于LED的半导体照明技术
12.1.4AlGaN基紫外LED
12.2激光二极管（laserdiode,LD）
12.2.1法布里－珀罗（F－P）型激光器
12.2.2分布反馈III族氮化物半导体激光器
12.2.3垂直腔面发射III族氮化物半导体激光器
12.3紫外探测器（UV photodetector）
12.3.1可见光盲GaN紫外光电探测器
12.3.2日盲AlGaN基紫外探测器
12.3.3SiC紫外单光子探测器
参考文献
第13章宽禁带半导体电子器件与材料
13.1引言
13.2GaN电子器件及材料
13.2.1用于电子器件的GaN及其异质结材料
13.2.2GaN微波毫米波功率器件进展
13.2.3GaNHEMT频率特性的提升和超高速器件进展
13.2.4高压电力电子器件进展
13.2.5氮化物电子器件存在问题及发展方向
13.3SiC电子器件及材料
13.3.1SiC外延材料
13.3.2功率二极管
13.3.3金属－氧化物－半导体场效应晶体管（MOSFET）
13.3.4双极型晶体管（BJT）
13.3.5结型场效应晶体管（JFET）
13.3.6绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
13.3.7SiC电子器件存在问题及发展方向
13.4Ga₂O₃材料和电子器件
13.4.1β－Ga₂O₃体单晶材料的制备和性质
13.4.2β－Ga₂O₃薄膜的外延生长
13.4.3β－Ga₂O₃电子器件的研究进展
13.5金刚石材料和电子器件
13.5.1金刚石材料的制备、掺杂和电学特性
13.5.2金刚石电子器件的研究进展
13.5.3器件和材料存在的问题
13.6本章总结
参考文献
第14章氮化物发光二极管
14.1导言
14.2发光二极管发展概况
14.3发光二极管的工作原理
14.4氮化物发光二极管面临的基本科学技术问题
14.4.1异质外延.
14.4.2p型掺杂及研究进展
14.4.3量子局限斯塔克效应
14.4.4绿光带隙（greengap）
14.4.5多量子阱中的载流子输运
14.4.6droop效应
14.5氮化物发光二极管量子效率提升技术
14.5.1内量子效率提升技术
14.5.2光提取效率提升技术
14.5.3电流注入效率提升技术
14.6新型发光二极管技术
14.6.1纳米柱发光二极管
14.6.2量子点发光二极管
14.6.3表面等离激元耦合增强发光二极管
14.6.4基于石墨烯缓冲层的氮化物范德华外延
14.6.5新型低维结构氮化镓发光器件
14.7小结与展望
参考文献
第15章射频系统与射频集成电路设计
15.1引言
15.1.1射频定义
15.1.2射频通信系统
15.2射频系统组成
15.2.1射频发射机组成
15.2.2直接解调式接收机结构
15.2.3超外差结构
15.3射频集成电路设计专用知识
15.3.1传输线效应
15.3.2史密斯圆图及其应用
15.3.3S参数.
15.4射频IC工艺
15.4.1单质与异质双极结型晶体管工艺
15.4.2射频CMOS工艺
15.4.3GaAsMESFET与HEMT工艺
15.5射频IC设计工程
15.5.1射频IC设计环境
15.5.2射频IC设计工具
15.5.3射频IC实现
15.5.4射频IC测试
15.6主要射频IC设计
15.6.1调制器
15.6.2功率放大器
15.6.3低噪声放大器
15.6.4混频器
15.6.5可变增益中频放大器
15.6.6解调器
15.6.7频率合成器
15.7单片集成发射接收机芯片
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
15.7.2数字广播接收机芯片
15.8总结
参考文献
第16章功率半导体器件与功率集成电路
16.1功率半导体器件的定义与发展简史
16.2功率二极管和功率开关器件
16.2.1功率二极管
16.2.2功率双极型开关器件
16.2.3功率MOSFET器件
16.2.4IGBT和MCT
16.2.5SiC功率开关器件
16.2.6GaN功率开关器件
16.3功率集成电路与集成功率模块
16.3.1功率集成电路
16.3.2RESURF理论
16.3.3超结LDMOS结构
16.3.4SOI高压集成技术
16.3.5BCD工艺技术及功率封装技术
16.3.6智能功率模块
参考文献
第17章太阳电池
17.1导言
17.2太阳电池工作原理和效率
17.3晶体硅太阳电池
17.3.1常规晶硅太阳电池
17.3.2异质结硅太阳电池（HJS或HIT）
17.3.3梳状全背接触硅太阳电池
17.4III－V族化合物太阳电池
17.4.1III－V族化合物太阳电池的特点
17.4.2单结GaAs太阳电池
17.4.3多结叠层III－V族太阳电池
17.4.4聚光多结叠层III－V族太阳电池
17.4.5III－V族太阳电池研发的新动向
17.5无机薄膜太阳电池
17.5.1硅基薄膜太阳电池
17.5.2铜铟镓硒（CIGS）太阳电池
17.5.3碲化镉薄膜太阳能电池
17.6染料敏化，有机和有机－无机复合太阳电池
17.6.1染料敏化太阳电池
17.6.2有机太阳电池
17.6.3钙钛矿薄膜太阳电池
17.7其他新型太阳电池
17.7.1多结叠层太阳电池
17.7.2量子点太阳电池
17.7.3过渡金属氧化物半导体太阳电池
17.7.4中间带太阳电池
17.8展望
参考文献
第18章高速光电子器件
18.1高速光发射器件
18.1.1高速直接调制半导体激光器
18.1.2相位调制器
18.1.3高速MZ调制器
18.1.4电吸收调制器
18.1.5微环调制器
18.2高速光探测器件
18.2.1p－i－n光电二极管探测器
18.2.2雪崩光电二极管
18.2.3高饱和功率光探测器
18.3光通信集成芯片
18.3.1激光器阵列芯片
18.3.2探测器阵列芯片
18.3.3先进格式光发射与接收芯片
18.3.4集成光收发模块
18.3.5集成芯片耦合封装
18.4高速光信息处理器件
18.4.1可编程微波光子相控阵波束形成单元
18.4.2超带宽希尔伯特变换器
18.4.3微波光子滤波器
18.4.4超带宽微波光子混频器
参考文献
第19章新型硅基半导体器件
19.1超薄体SOI和准SOI器件
19.1.1超薄体SOI
19.1.2新型准SOI器件
19.2双栅和三栅器件
19.2.1双栅器件
19.2.2三栅FinFET
19.3围栅硅纳米线器件
19.3.1围栅硅纳米线器件的工艺集成技术
19.3.2围栅硅纳米线器件的特性分析
19.4高迁移率沟道器件
19.4.1高迁移率Ge沟道器件研究
19.4.2高迁移率III－VMOS器件研究
19.5超陡开关新机理器件
19.5.1隧穿场效应晶体管
19.5.2负电容场效应晶体管
19.5.3纳机电继电器
参考文献
第20章新型非挥发性存储器
20.1引言
20.2非挥发性存储器进展简介
20.2.1非挥发性存储器的相关基本概念
20.2.2半导体存储器的分类
20.2.3传统非挥发性存储器的发展历程
20.2.4非挥发性存储器的发展趋势
20.3分立电荷存储器
20.3.1纳米晶存储器
20.3.2电荷俘获存储器
20.4阻变存储器
20.4.1阻变存储器的发展历程
20.4.2阻变存储器的材料体系
20.4.3电阻转变机制
20.4.4阻变存储器的集成
20.5相变存储器
20.6磁存储器
20.7小结与展望
参考文献
第21章薄膜微电子学
21.1导言
21.1.1薄膜微电子学发展历程
21.1.2薄膜微电子学的意义
21.1.3薄膜微电子学的广阔之路
21.2硅基薄膜材料及其薄膜晶体管
21.2.1非晶硅
21.2.2氢化非晶硅的亚稳特性
21.2.3纳米晶和微晶硅
21.2.4多晶硅
21.2.5硅基薄膜晶体管
21.3氧化物薄膜晶体管
21.3.1简介
21.3.2氧化物半导体材料
21.3.3氧化物半导体材料的载流子输运机理
21.3.4氧化物TFT
21.3.5氧化物TFT的应用
21.4硅基薄膜集成电子学
21.4.1AM－LCD的像素电路和驱动电路
21.4.2AM－OLED的像素电路
21.4.3多晶硅TFT的显示驱动集成电路
21.5广义的薄膜微电子学
21.6结语
感谢
参考文献
第22章有机电子学
22.1导言
22.2有机半导体导电机制
22.3有机半导体电子器件
22.3.1有机场效应晶体管
22.3.2有机电致发光二极管
22.3.3有机太阳能电池
22.3.4有机铁电场效应晶体管存储器
22.4有机半导体材料
22.4.1有机小分子半导体材料
22.4.2有机聚合物半导体材料
22.4.3有机单晶半导体材料
22.4.4栅绝缘材料
22.5有机场效应晶体溶液相制备工艺
22.6小结和展望
参考文献
第23章微纳传感与光机电器件及系统
23.1导言
23.2微纳系统技术的发展历史
23.2.1从微传感器起步
23.2.2开拓新的领域
23.2.3进入纳米尺度
23.3微纳系统技术发展的国内外现状
23.3.1传感器
23.3.2信息MEMS
23.3.3生物MEMS
23.3.4NEMS
23.4科学内容
23.4.1设计技术
23.4.2制造技术
23.4.3器件和系统
23.5发展趋势
23.5.1系统集成化
23.5.2加工标准化
23.5.3尺度微纳化
23.5.4应用多样化
参考文献
第24章大功率半导体激光器
24.1引言
24.2大功率半导体激光器关键技术
24.2.1大功率量子阱激光器外延结构的优化设计
24.2.2光波导理论
24.2.3腔面镀膜技术和低阻欧姆接触工艺技术
24.2.4大功率半导体激光器的封装技术
24.2.5大功率半导体激光器的热管理技术
24.2.6大功率激光器阵列bar条的优化设计
24.2.7激光整形的基本原理
24.2.8激光合束的基本原理
24.3大功率边发射半导体激光器研究进展
24.3.1大功率半导体激光器的功率特性
24.3.2大功率半导体激光器的效率
24.3.3大功率半导体激光器的光谱特性
24.3.4大功率半导体激光器的可靠性
24.3.5大功率半导体激光器的价格趋势
24.4大功率垂直腔面发射激光器进展
24.4.1VCSEL简介
24.4.2红光VCSEL
24.4.3蓝光VCSEL
24.4.4绿光VCSEL
24.4.5850nmAlGaAs／GaAs系列VCSEL
24.4.6980nmInGaAs／GaAs系列VCSEL
24.4.7中红外VCSEL
24.4.8锑化物垂直腔面发射激光器（Sb－VCSEL）
24.4.9铅盐垂直腔面发射激光器
24.4.10垂直外腔面发射激光器
24.4.11VCSEL的前景
24.5大功率半导体激光器的应用
24.5.1大功率半导体激光器在激光加工中的应用
24.5.2大功率半导体激光器在激光显示中的应用
24.5.3大功率半导体激光器在激光医疗中的应用
24.5.4大功率半导体激光器的军事应用
参考文献
第25章光子晶体激光器
25.1引言
25.2光子晶体激光器
25.2.1光泵浦光子晶体面发射激光器
25.2.2光泵浦光子晶体边发射激光器
25.2.3电注入光子晶体垂直腔面发射激光器
25.2.4电注入光子晶体横向腔面发射激光器
25.2.5光子晶体高光束质量半导体激光器
25.2.6硅基混合集成激光器
25.3小结与展望
参考文献
第26章HgCdTe红外探测器
26.1导言
26.2HgCdTe红外探测器技术概述
26.2.1历史沿革
26.2.2HgCdTe焦平面基本结构
26.3HgCdTe外延技术
26.3.1液相外延技术
26.3.2分子束外延技术
26.3.3ZnCdTe衬底技术
26.4HgCdTe焦平面
26.4.1单色焦平面技术
26.4.2双色焦平面技术
26.4.3HgCdTee－APD焦平面技术
26.5小结与展望
参考文献
第27章集成电路设计
27.1集成电路设计概述
27.2数字集成电路设计
27.2.1数字集成电路设计的基本流程
27.2.2前端设计与验证
27.2.3后端设计与验证
27.3模拟集成电路设计
27.3.1模拟集成电路设计的基本流程.
27.3.2稳定性设计——以线性稳压器为例
27.3.3模拟集成电路中的噪声考虑
27.3.4模拟集成电路设计展望
27.4混合信号集成电路设计
27.4.1数模转换器
27.4.2模数转换器
27.5传感器接口芯片设计
27.5.1传感器接口电路简介
27.5.2传感器接口芯片的高动态范围ADC
27.6小结
参考文献
第28章模拟集成电路设计自动化方法
28.1引言
28.2模拟电路建模技术
28.2.1模拟电路的系统级宏模型
28.2.2模拟电路性能的参数化模型
28.3电路尺寸优化
28.3.1基于经验的启发式方案
28.3.2基于模型／方程的优化方法
28.3.3基于仿真的优化方法
28.3.4寻找全局最优的优化方法
28.3.5考虑工艺偏差的模拟电路优化.
28.4典型模拟电路优化算法框架
28.4.1模拟退火算法框架
28.4.2差分进化算法框架
28.4.3多起始点全局优化方法
28.5模拟电路自动化设计实例
28.5.1运算放大器电路自动设计
28.5.2锁相环PLL电路自动工艺迁移
28.6模拟电路“修复”技术
28.7小结
参考文献
第29章磁随机存取存储器
29.1自旋转移矩原理
29.2自旋转移矩开关的二端器件
29.3电场驱动的磁开关
29.4国际国内研究动态
参考文献
第30章微纳光刻与微纳米加工技术
30.1引言
30.2国内外技术进展
30.2.1微电子关键工艺技术国内外进展
30.2.2面临的挑战与需要解决的关键技术问题
30.3微纳光刻图形设计与数据处理技术
30.3.1计算机辅助设计技术
30.3.2微纳光刻图形设计及数据格式转换体系
30.3.3基于JAVA的图形编辑系统
30.3.4掩模图形数据处理技术
30.3.5复杂图形绘制系统
30.3.6图形格式转换系统
30.4光学光刻分辨率增强技术
30.4.1移相掩模制造技术及应用技术
30.4.2光学邻近效应校正掩模制造技术及应用
30.4.3可制造性设计与计算光刻技术
30.5电子束曝光技术
30.5.1纳米电子束曝光基本工艺
30.5.2电子束邻近效应校正技术
30.5.3大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术
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
30.6抗蚀剂关键工艺技术
30.6.1正性电子束抗蚀剂
30.6.2负性电子束抗蚀剂
30.6.3电子抗蚀剂工艺处理技术
30.7下一代光刻技术
30.7.1极紫外投影光刻技术
30.7.2纳米压印光刻技术
30.8微纳光刻与纳米加工标准化技术
30.9小结与展望
参考文献