中外物理學精品書係·引進係列（30）：半導體納米結構（影印版）（英文） [Semiconductor Nanostructures] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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[德] 賓貝格（D.Bimberg） 編

圖書標籤:

• 半導體
• 納米結構
• 物理學
• 英文
• 影印版
• 引進
• 精品書係
• 材料科學
• 電子學
• 納米技術

齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301227848

版次：1

商品編碼：11315438

包裝：平裝

叢書名： 中外物理學精品書係

外文名稱：Semiconductor Nanostructures

開本：16開

齣版時間：2013-07-01

用紙：膠版紙

頁數：357

字數：457000

正文語種：英文

內容簡介

　　《中外物理學精品書係·引進係列（30）：半導體納米結構（影印版）（英文）》內容豐富，涵蓋麵廣，可讀性強，其中既有對我國傳統物理字發展的梳理和總結，也有對正在蓬勃發展的物理學前沿的全麵展示；既引進和介紹瞭世界物理學研究的發展動態，也麵嚮國際主流領域傳播中國物理的優秀專著。

目錄

Preface
List of Contributors
1 Thermodynamics and Kinetics of Quantum Dot Growth
Vtaly Shchukin, Eckehard Scholl and Peter Kratzer
1.1 Introduction
1.1.1 Length and Time Scales
1.1.2 Multiscale Approach to the Modeling of Nanostructures
1.2 Atomistic Aspects of Growth
12.1 Diffusion of Ga Atoms on GaAs（001）
1.2.2 Energetics of As2 Incorporation During Growth
1.2.3 Kinetic Monte Carlo Simulation of GaAs Homoepitaxy
1.2.4 Wetting Layer Evolution
1.3 Size and Shapes of Individual Quantum Dots
1.3.1 Hybrid Approach to Calculation of the Equilibrium Shape of Individual Quantum Dots
1.3.2 Role of High-Index Facets in the Shape of Quantum Dots
1.3.3 Shape Transition During Quantum Dot Growth
1.3.4 Constraint Equilibrium of Quantum Dots with a Wetting Layer
1.4 Thermodynamics and Kinetics of Quantum Dot Ensembles
1.4.1 Equilibrium Volume of Strained Islands versus Ostwald Ripening
1.4.2 Crossover from Kinetically Controlled to Thermodynamically Controlled Growth of Quantum Dots
1.4.3 Tunable Metastability of Quantum Dot Arrays
1.4.4 Evolution Mechanisms in Dense Arrays of Elastically Interacting Quantum Dots
1.5 Quantum Dot Stacks
1.5.1 Transition between Vertically Correlated and Vertically Anticorrelated Quantum Dot Growth
1.5.2 Finite Size Effect: Abrupt Transitions between Correlated and Anticorrelated Growth
1.5.3 Reduction of a Size of a Critical Nucleus in the Second Quantum Dot Layer
1.6 Summary and Outlook
References

2 Control of Self-Organized In（Ga）As/GaAs Quantum Dot Growth
Udo W. Pohl andAndre Strittmatter
2.1 Introduction
2.2 Evolution and Strain Engineering of InGaAs/GaAs Quantum Dots
2.2.1 Evolution of InGaAs Dots
2.2.2 Engineering of Single and Stacked InGaAs QD Layers
2.3 Growth Control of Equally Shaped InAs/GaAs Quantum Dots
2.3.1 Formation of Self-Similar Dots with a Multimodal Size Distribution
2.3.2 Kinetic Description of Multimodal Dot-Ensemble Formation
2.4 Epitaxy of GaSb/GaAs Quantum Dots
2.4.1 Onset and Dynamics of GaSb/GaAs Quantum-Dot Formation
2.4.2 Structure of GaSb/GaAs Quantum Dots
2.5 Device Applications of InGaAs Quantum Dots
2.5.1 Edge-Emitting Lasers
2.5.2 Surface-Emitting Lasers
2.6 Conclusion
References

3 In-Situ Monitoring for Nano-Structure Growth in MOVPE
Markus Pristovsek and Wolfgang Richter
3.1 Introduction
3.2 Reflectance
3.3 Reflectance Anisotropy Spectroscopy （RAS）
3.3.1 RAS Spectra and Surface Reconstruction
3.3.2 Monolayer Oscillations
3.3.3 Monitoring of Carrier Concentration
3.4 Scanning Tunneling Microscopy （STM）
3.5 Conclusion
References

4 Bottom-up Approach to the Nanopatterning of Si（001）
R.Koch
4.1 Quantum Dot Growth on Semiconductor Templates
4.2 （2 x n） Reconstruction of Si（001）
……

5 Structural Characterisation of Quantum Dots by X-Ray Diffraction and TEM
6 The Atomic Structure of Quantum Dots
8 Phonons in Quantum Dots and Their Role in Exciton Dephasing
9 Theory of the Optical Response of Single and Coupled Semiconductor Quantum Dots
10 Theory of Nonlinear Transport for Ensembles of Quantum Dots
11 Quantum Dots for Memories
12 Visible-Bandgap II-VI Quantum Dot Heterostructures
13 Narrow-Gap Nanostructures in Strong Magnetic Fields
14 Optical Properties of III-V Quantum Dots
15 Ultrafast Coherent Spectroscopy of Single Semiconductor Quantum Dots
16 Single-Photon Generation from Single Quantum Dots
Index

前言/序言

量子微粒的奧秘：探索半導體納米結構的前沿世界 在這個日新月異的科技時代，微觀世界的探索正以前所未有的深度和廣度拓展著人類的認知邊界。尤其是在材料科學與凝聚態物理領域，半導體納米結構的崛起，無疑為我們打開瞭一扇通往全新技術革命的大門。這些尺寸僅在納米尺度（1到100納米）的半導體材料，由於其獨特的量子尺寸效應和錶麵效應，展現齣與宏觀塊體材料截然不同的物理、化學和光學性質，成為驅動新一代電子器件、光電器件、生物傳感器乃至量子計算發展的關鍵。 本書係聚焦於半導體納米結構的最新研究進展與核心理論，旨在為廣大物理學、材料科學、化學、工程學等領域的科研人員、研究生以及對前沿科學充滿好奇的讀者，提供一個全麵、深入的學習平颱。我們並非直接摘錄某一具體著作，而是將視野投嚮這一充滿活力的研究領域本身，力求展現其波瀾壯闊的全貌。 從原子排列到量子囚籠：理解納米結構的基本概念 半導體納米結構，顧名思義，是指將半導體材料的尺寸控製在納米級彆所形成的各種形態。這絕非簡單的尺寸縮小，而是涉及原子排列、晶格結構、錶麵態以及量子力學行為的深刻轉變。 量子尺寸效應 (Quantum Size Effect)：當材料尺寸減小到與載流子（電子和空穴）的德布羅意波長相當時，其能級會發生離散化，形成準連續的能帶結構。這種能級的量子化，使得納米結構的光學和電學性質與宏觀材料有著顯著差異，例如吸收和發射光譜的紅移或藍移，載流子遷移率的改變等。 錶麵效應 (Surface Effect)：納米結構具有極高的比錶麵積。錶麵原子因其配位數減少，存在未飽和的化學鍵，導緻錶麵態的形成，這些錶麵態會顯著影響材料的電學、光學和催化性能。如何控製和鈍化錶麵缺陷，是實現高性能納米器件的關鍵。 量子約束 (Quantum Confinement)：在納米結構中，載流子在垂直於錶麵或界麵的方嚮上受到空間限製，其運動被“囚禁”在二維、一維或零維空間中。這導緻瞭能譜的量子化，並直接影響材料的光電轉換效率、發光顔色和器件的開關特性。 多樣的形態，豐富的性質：半導體納米結構傢族 半導體納米結構並非單一的實體，而是呈現齣豐富多樣的形態，每一種形態都因其獨特的幾何形狀和維度，展現齣特定的性能優勢： 量子點 (Quantum Dots, QDs)：零維半導體納米結構，所有維度均被量子約束。它們具有高度可調的發光顔色，可用於LED、顯示器、生物標記和太陽能電池。量子點的尺寸越小，其帶隙越大，發光波長越短（顔色越藍）。 納米綫 (Nanowires)：一維半導體納米結構，在一個維度上受到量子約束。納米綫具有極高的長徑比，優異的電子傳輸性能，可用於構建高性能晶體管、傳感器、納米發電機，並且是理想的連接未來納米電子器件的“導綫”。 納米片 (Nanosheets) / 量子阱 (Quantum Wells, QWs)：二維半導體納米結構，在一個維度上受到量子約束。量子阱結構是構建激光器、調製器和高電子遷移率晶體管（HEMTs）的核心。 納米顆粒 (Nanoparticles)：球形或近似球形的納米結構，可以看作是量子點的三維等效。其高比錶麵積使其在催化、傳感和藥物遞送等領域具有廣泛應用。 納米結構薄膜 (Nanostructured Films)：將上述納米結構有序或無序地排列形成的多層或單層薄膜，是製備高性能薄膜太陽能電池、傳感器陣列和塗層材料的重要載體。 製備的藝術與挑戰：從實驗室到工業化 要實現半導體納米結構的精確構築，需要精密的製備技術。目前，主要的製備方法可以分為兩大類： 自下而上法 (Bottom-up Approach)：從原子或分子層麵開始，通過化學反應或物理過程，逐步構建納米結構。 化學氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition, CVD)：包括金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）和等離子體增強化學氣相沉積（PECVD），是製備高質量納米綫、納米片和超晶格結構的常用方法。 溶液法 (Solution-based methods)：如溶膠-凝膠法、微乳液法、水熱/溶劑熱法，成本較低，易於實現大批量生産，常用於製備量子點和納米顆粒。 分子束外延 (Molecular Beam Epitaxy, MBE)：能夠精確控製原子層生長，製備齣高質量、結構完美的量子阱和超晶格。 自上而下法 (Top-down Approach)：將宏觀材料通過物理或化學方法進行“雕刻”和“加工”，形成納米結構。 光刻/電子束光刻 (Photolithography/Electron Beam Lithography)：通過掩模或聚焦電子束，在材料錶麵圖案化，然後進行刻蝕，適用於製備大批量、圖案化的納米器件。 聚焦離子束 (Focused Ion Beam, FIB)：能夠實現納米尺度的精確切割和修改，適閤於原型器件的製備和修復。 機械剝離 (Mechanical Exfoliation)：如使用膠帶剝離石墨烯，是製備二維納米材料的經典方法。 然而，從實驗室研究走嚮大規模工業化生産，仍然麵臨諸多挑戰，包括如何精確控製納米結構的尺寸、形貌、晶體質量和錶麵狀態；如何實現高産量、低成本的製備；如何解決納米材料的組裝、集成和互聯問題；以及如何確保納米器件的穩定性和可靠性。 跨界融閤，驅動未來：半導體納米結構的廣泛應用 半導體納米結構的獨特性能，使其在眾多前沿科技領域展現齣巨大的應用潛力，深刻影響著信息技術、能源、醫療和環境等各個方麵： 下一代電子器件： 高性能晶體管：利用納米綫的優異導電性，可以製造更小、更快、更節能的晶體管，突破摩爾定律的瓶頸。 三維集成電路：納米綫和納米片可以用於構建垂直堆疊的電子器件，實現更小巧、更高性能的芯片。 憶阻器和相變存儲器：基於納米結構的開關效應，有望實現非易失性存儲器，提升數據存儲密度和讀寫速度。 創新光電器件： 高效LED與OLED：量子點的可調發光特性，使得LED能夠實現更純淨、更廣泛的色彩，廣泛應用於顯示器和照明。 高效率太陽能電池：納米結構能夠增強光吸收，提高載流子分離效率，降低復閤損失，推動薄膜太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池的發展。 新型激光器和探測器：量子阱和量子點在光子學領域的應用，為微型化、高性能的光通信和傳感技術提供瞭可能。 生物醫學應用： 生物傳感器：納米結構的高比錶麵積和特異性錶麵功能化能力，使其成為高靈敏度、高選擇性生物傳感器的理想平颱，用於疾病早期診斷、藥物監測等。 靶嚮藥物遞送：納米顆粒可以作為藥物載體，將藥物精準輸送到病竈部位，提高療效，降低副作用。 光學成像與診斷：熒光量子點可以作為細胞和組織成像的示蹤劑，為醫學研究和診斷提供新的工具。 環境與能源領域： 催化劑：納米結構的高活性錶麵，使其在光催化、電催化領域錶現齣色，可用於水分解製氫、汙染物降解和CO2轉化。 儲能器件：納米材料在鋰離子電池、超級電容器等儲能設備中，能夠顯著提升能量密度和功率密度。 氣體傳感器：用於環境監測和工業過程控製，檢測痕量氣體。 展望未來：挑戰與機遇並存 半導體納米結構的研究，正處在一個激動人心的發展階段。盡管麵臨著材料製備、器件集成、性能穩定性和理論理解等多方麵的挑戰，但其所蘊含的巨大潛力，無疑將引領下一輪科技革命。隨著科學技術的不斷進步，我們有理由相信，這些微小的“量子魔方”，將以前所未有的力量，重塑我們的生活，並為解決人類麵臨的重大挑戰提供新的解決方案。 本書係旨在激發讀者對這一前沿領域的深入探索，通過理解其基本原理、認識其多樣形態、掌握其製備技術，並洞察其廣闊應用，共同推動半導體納米結構科學與技術的飛速發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的魅力在於它所展現齣的科學探索精神。作者在字裏行間流露齣的對半導體納米結構現象的好奇心和求知欲，以及嚴謹細緻的科學態度，都深深地感染瞭我。書中不僅僅是知識的傳授，更是一種思想的啓迪。它鼓勵讀者獨立思考，勇於質疑，並不斷探索未知的領域。我尤其喜歡書中對一些開放性問題的討論，作者並沒有給齣明確的答案，而是引導讀者去思考可能的研究方嚮和解決方案，這激發瞭我自身的創新思維。在閱讀過程中，我經常會停下來，結閤自己的理解去思考書中提齣的問題，並嘗試提齣自己的假設。這本書讓我意識到，科學研究的真正樂趣在於不斷發現新的規律，解決新的挑戰，並為人類的進步貢獻自己的力量。它不僅僅是一本專業書籍，更是一本能夠激發我成為一名更優秀、更有思想的科研工作者的勵誌讀物。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計確實是值得一提的。封麵采用瞭深邃的藍色，點綴著抽象的納米結構圖案，給人一種科技感與神秘感交織的視覺衝擊。書脊上的燙金字體清晰醒目，即便在書架上也能一眼認齣。“中外物理學精品書係”的標識顯得大氣而專業，暗示瞭其內容的精良和引進的權威性。翻開內頁，紙張的質感相當不錯，厚實且帶有一點點微啞的光澤，印刷清晰，墨色濃鬱，即使是圖錶和公式也能看得十分清楚，這對於需要反復研讀的專業書籍來說，無疑大大提升瞭閱讀體驗。裝訂也非常牢固，即便經常翻閱，也不用擔心書頁鬆散。整體來說，這本引進版書籍在物理細節上做得很到位，從外在的包裝到內在的印刷，都透著一股嚴謹和對讀者的尊重。這種對書籍本身的精雕細琢，也讓我在拿到它的時候，就對裏麵的內容充滿瞭期待，仿佛它本身就像一件精心打磨的藝術品，等待著我去探索其中的知識寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書所涵蓋的理論深度和前沿性，著實令我印象深刻。它並非簡單地羅列概念，而是深入剖析瞭半導體納米結構的物理原理，從量子力學的角度闡述瞭其獨特的電子和光學性質。例如，書中對於激子束縛能、量子尺寸效應以及錶麵等離激元共振的詳細講解，都讓我對這些概念有瞭更為透徹的理解。作者的論述邏輯嚴謹，層層遞進，從基礎的材料特性齣發，逐步引申到復雜的器件應用。我特彆欣賞其中對實驗數據的分析和解讀，能夠將抽象的理論與真實的物理現象緊密聯係起來，讓人能夠更好地把握研究的脈絡。而且，書中引用瞭大量最新的研究文獻，這為我進一步深入學習提供瞭寶貴的參考資料，也讓我能夠及時瞭解該領域的最新進展和發展趨勢。對於想要在該領域進行深入研究的學者和學生來說，這本書無疑是一份不可多得的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

從實際操作的角度來看，這本書提供瞭非常豐富的指導信息。它不僅講解瞭半導體納米結構的理論基礎，更深入地探討瞭相關的實驗技術和研究方法。書中詳細介紹瞭薄膜生長技術、納米加工技術以及各種光譜、電學和顯微學錶徵手段，並給齣瞭許多具體的實驗參數和注意事項。對於正在進行半導體納米結構研究的實驗室和科研人員來說，這本書就像一本操作手冊，能夠有效地幫助他們解決在實驗過程中遇到的實際問題，提高實驗的成功率和效率。書中對不同製備方法的優缺點分析，以及對錶徵結果的解讀，都非常具有參考價值。例如，在解釋如何通過改變生長溫度和氣體流量來控製納米綫的直徑和密度時，書中提供的細節和圖示，讓我仿佛身臨其境，能夠更好地理解實驗過程中的關鍵控製點。

評分☆☆☆☆☆

我一直對半導體納米材料在未來科技發展中的潛力非常感興趣，而這本書正好契閤瞭我這方麵的求知欲。它不僅僅是一本理論書籍，更像是一扇打開通往新興技術大門的窗戶。書中對納米綫、量子點、納米片等不同形貌半導體納米結構的製備方法、錶徵技術以及在光電器件、傳感技術、生物醫學等領域的應用前景進行瞭詳盡的介紹。讀到關於量子點在LED顯示和生物成像方麵的應用時，我被深深地吸引瞭，書中詳細解釋瞭量子點如何通過調控尺寸來改變發光顔色，以及其高效的發光效率和穩定性，這讓我看到瞭下一代顯示技術和診斷工具的無限可能。此外，書中對於納米半導體在能源領域的應用，如太陽能電池和催化劑的研究，也讓我看到瞭解決能源危機的新思路。這本書讓我深刻體會到，微觀世界的納米技術，正在悄然改變著我們宏觀世界的未來。