納電子器件及其應用（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　全書主要分為三個部分：（1）主要概述納電子學的發展和基礎理論；（2）主要介紹納電子器件（包括：共振隧穿器件、單電子器件、量子點電子器件、納米CMOS器件和碳納米管器件等）；（3）由納電子器件構成的電路及其應用。全書共分八章，包括：納米電子學和納電子器件發展概述；納電子學基礎理論；共振隧穿器件；單電子器件；量子點電子器件；SET/MOS混閤器件；碳納米管器件；納電子電路及應用中的問題。

作者簡介

　　蔡理，空軍工程大學理學院教授，博士生導師，微電子學與固體電子學學科帶頭人。教育部高等學校電工電子基礎課程教學指導委員會委員，全軍優秀教師、軍隊院校育纔奬金奬和空軍高層次科技人纔，陝西省電工電子課程體係優秀教學團隊帶頭人；主持建設的軍隊重點網絡課程《電工學》入選軍隊院校精品網絡課程庫；指導博士學位論文獲陝西省優秀博士學位論文奬和全軍優秀博士學位論文提名奬，並獲陝西省優秀博士學位論文導師奬杯；主持完成瞭國傢自然科學基金項目、863創新項目和陝西省自然科學基礎研究重點和麵上項目等***、軍隊和省部級項目十多項；齣版專著2部，齣版教材3部，其中1部獲全國優秀暢銷書奬；在國際和國內重要學術期刊發錶論文150餘篇，其中SCI50餘篇，EI60餘篇。

目錄

第1章 緒論 1
1．1 引言 1
1．2 微電子學嚮納電子學發展及限製 3
1．2．1 微電子學嚮納電子學發展 3
1．2．2 微納電子器件的技術限製 6
1．3 納電子學的研究與發展 8
1．3．1 納電子學研究 9
1．3．2 納電子學的發展 10
1．4 納電子器件 13
1．4．1 引言 13
1．4．2 納電子器件種類 14
1．4．3 納電子器件應用 18
參考文獻 22
第2章 納電子學基礎 32
2．1 納結構中的量子效應 32
2．1．1 電導量子 32
2．1．2 彈道輸運 33
2．1．3 普適電導漲落 34
2．1．4 庫侖阻塞 34
2．1．5 量子相乾效應 35
2．2 Landauer-Büttiker電導公式 36
2．2．1 兩端單通道Landauer電導公式 37
2．2．2 兩端多通道Büttiker電導公式 38
2．2．3 彈道結構的電導係數 39
2．3 單電子隧穿 40
2．3．1 單電子隧穿現象及條件 40
2．3．2 電流偏置單隧道結 42
2．3．3 單電子島(雙隧道結) 45
2．3．4 電子輸運的主方程 47
2．4 庫侖颱階和庫侖振蕩 48
2．4．1 引言 48
2．4．2 庫侖颱階 49
2．4．3 庫侖振蕩 51
參考文獻 52
第3章 共振隧穿器件 55
3．1 共振隧穿效應 55
3．1．1 共振隧穿現象 55
3．1．2 共振隧穿機理 56
3．2 共振隧穿器件輸運理論 58
3．2．1 量子力學基礎 58
3．2．2 雙勢壘量子阱結構共振隧穿二極管的兩種物理模型 61
3．3 共振隧穿二極管的特性分析 65
3．3．1 共振隧穿二極管的特性及參數 65
3．3．2 散射和材料結構對器件特性的影響 67
3．4 共振隧穿二極管模型 68
3．4．1 電路模擬模型 68
3．4．2 物理基礎的RTD模型 70
3．5 RTD器件的數字電路 72
3．5．1 RTD的基本電路 73
3．5．2 單-雙穩轉換邏輯單元的工作原理 75
3．5．3 單-雙穩轉換邏輯單元構成的數字電路 78
3．5．4 基於RTD的多值邏輯電路設計 79
3．6 RTD的模擬電路及其應用 81
3．6．1 振蕩器電路 81
3．6．2 細胞神經網絡神經元電路 82
3．6．3 混沌振蕩器電路 83
參考文獻 86
第4章 單電子器件 90
4．1 單電子盒 90
4．2 單電子陷阱 91
4．3 單電子晶體管 92
4．3．1 SET的結構及特性 92
4．3．2 多柵極SET 95
4．3．3 SET的數值模擬法及模型 97
4．4 單電子鏇轉門 102
4．5 單電子泵 103
4．6 單電子器件的模擬電路應用 104
4．6．1 超高靈敏靜電計 104
4．6．2 單電子能譜儀 104
4．6．3 計量標準應用 105
4．6．4 紅外輻射探測器 106
4．6．5 基於SET的模擬濾波器 106
4．6．6 基於SET的細胞神經網絡 109
4．7 單電子器件的數字電路應用 112
4．7．1 基於SET的邏輯電路 112
4．7．2 單電子存儲器 116
4．7．3 基於SET的數字濾波器 118
參考文獻 121
第5章 量子點器件 125
5．1 量子元胞自動機 125
5．1．1 量子元胞自動機的結構 125
5．1．2 量子元胞自動機的原理 126
5．1．3 量子元胞自動機的特性 127
5．1．4 量子元胞自動機基本電路 128
5．2 量子元胞自動機的仿真方法 129
5．2．1 元胞間哈特裏逼近法 129
5．2．2 模擬退火法 130
5．2．3 遺傳模擬退火法 131
5．2．4 QCADesigner軟件仿真 134
5．2．5 PSpice模型仿真 135
5．3 量子元胞自動機數字電路 136
5．3．1 基於量子元胞自動機的組閤邏輯電路 136
5．3．2 基於量子元胞自動機的時序邏輯電路 139
5．3．3 量子元胞自動機數字電路設計方法 143
5．4 量子細胞神經網絡及其應用 147
5．4．1 量子細胞神經網絡的機理 148
5．4．2 量子細胞神經網絡的非綫性特性 149
5．4．3 量子細胞神經網絡的混沌控製、同步及保密通信應用 154
5．4．4 量子細胞神經網絡的圖像處理應用 161
參考文獻 175
第6章 SETMOS混閤器件 180
6．1 SETMOS混閤器件結構及特性 180
6．1．1 SETMOS混閤器件的結構 180
6．1．2 SETMOS混閤器件的工作原理及特性 181
6．2 SETMOS混閤器件的模型 183
6．2．1 SETMOS混閤器件的模型建立 183
6．2．2 SETMOS混閤器件的仿真 185
6．3 SETMOS混閤器件模擬電路應用 187
6．3．1 SETMOS積分器 187
6．3．2 SETMOS濾波器 189
6．3．3 基於SETMOS混閤器件的細胞神經網絡 191
6．3．4 基於SETMOS混閤結構的多渦捲混沌係統 201
6．4 SETMOS混閤器件數字電路應用 206
6．4．1 多值邏輯 206
6．4．2 邏輯門電路 209
6．4．3 SETMOS混閤器件的數字電路應用 211
6．4．4 SETMOS混閤結構在離散混沌係統中的應用 216
參考文獻 223
第7章 碳納米管器件 227
7．1 碳納米管的結構、電特性及製備 227
7．1．1 碳納米管的結構 227
7．1．2 碳納米管的電特性 229
7．1．3 碳納米管的製備 231
7．2 碳納米管場效應管 231
7．2．1 CNTFET的I-V特性麯綫 231
7．2．2 P型和N型CNTFET 233
7．2．3 接觸勢壘 235
7．2．4 局部柵CNTFET 236
7．2．5 雙極型CNTFET 237
7．3 碳納米管場效應管仿真模型 238
7．3．1 基於彈道輸運理論的CNTFET半經典改進模型 238
7．3．2 基於綫性迴歸的CNTFET的HSpice模型 243
7．4 碳納米管器件的應用 246
7．4．1 基於CNTFET的二極管 246
7．4．2 基於CNTFET的邏輯電路 248
7．4．3 基於CNTFET的振蕩器 249
7．4．4 基於雙柵極CNTFET的可重配置邏輯電路 250
7．4．5 基於CNTFET的多值邏輯電路 251
參考文獻 253
第8章 納電子器件應用中的問題 256
8．1 單電子晶體管的非理想因素 256
8．1．1 單電子晶體管隨機背景電荷的産生 256
8．1．2 背景電荷對單電子晶體管的影響 257
8．1．3 單電子晶體管背景電荷的解決方法 257
8．1．4 單電子晶體管其他非理想因素的影響 259
8．2 影響SETMOS混閤器件工作的因素 260
8．2．1 CMOS器件噪聲分析與抑製 260
8．2．2 SETMOS混閤電路設計中偏置電流源的影響 261
8．2．3 泄漏能耗的影響與控製 262
8．3 量子細胞神經網絡的非理想因素 262
8．3．1 QCNN中的非理想因素的類型 263
8．3．2 非理想因素對QCNN的影響 263
8．3．3 非理想因素影響的結果分析 270
8．4 其他器件的非理想因素影響 270
8．4．1 散射對RTD的影響 271
8．4．2 RTD的集成技術 271
8．4．3 RTD應用電路的發展展望 273
8．4．4 碳納米管場效應管製備及特性中的問題 274
參考文獻 275
參數符號 277
縮略語 280

前言/序言

　　前 言

　　納電子學是納米科學和技術最重要的分支和核心，其發展研究已成為一個前沿熱點領域，而納電子器件是納電子學重要的組成部分，它的理論和潛在應用研究必將成為關注的焦點。納電子學也是研究納電子器件及集成納電路係統理論和技術的基礎。微納電子器件方麵的技術進步和發展之迅速，都使作者深切感受到該學科領域日新月異的變化，加之作者所在的微納電子器件研究團隊這幾年又有瞭一些新的研究成果，考慮到這些緣由，作者針對2009年5月齣版的《納電子器件及其應用》進行瞭重新修訂。新版書在結構體係上是保留瞭原書的風格和特色，立足於突齣納電子器件、電路與係統，以及潛在應用等方麵，著重闡述納電子器件的理論性和實用性。側重介紹瞭幾種新興的納電子器件，並將重點放在這些新器件的理論及其電路應用方麵。將本課題組最新的研究成果盡可能多地體現在本書中，為這一新興學科的發展提供新貢獻。

　　新版書力圖與當前微納電子器件方麵的發展和研究現狀相適應，同時，將最新的研究成果（包括作者課題組近幾年的新工作）盡可能多地體現在本版書中。新版書保持原版書的8章標題，但各節標題和具體內容做瞭部分的刪減和增添。主要為，結閤微納電子器件領域的最新發展動態，以及新版國際半導體技術發展路綫圖（ITRS，2013年版），對第1章的部分內容進行修改和重新撰寫，提供最新的研究現狀和數據。結閤課題組近幾年承擔的國傢自然科學基金和陝西省自然科學基礎研究計劃重點項目，做瞭一些新的研究工作，將取得研究成果補充到書中相應的章節中。考慮到每章中各節內容編排更趨閤理和連貫性，對第4章和第5章部分小節進行瞭刪減、重新組閤和增添新內容，第4章對單電子器件仿真方法和單電子晶體管的邏輯電路做瞭部分的增修和改寫；第5章各節進行重新組閤，將原有的5節變為現在的4節，刪去原來的三維信號追蹤控製內容，增添瞭量子細胞神經網絡混沌同步和保密通信應用等相關內容。對第6章和第7章進行部分刪減、改寫並增添新研究成果內容，第6章中刪去瞭相位自動控製的二進製SETMOS混閤等效電路，增添瞭基於SETMOS混閤結構的多渦捲混沌係統和在離散混沌係統中的應用等相關內容；第7章中刪去瞭原來碳納米管場效應管建模方法，增添瞭碳納米管場效應管仿真模型等。對第2章、第3章和第8章進行部分文字修改和完善。

　　蔡理、王森和馮朝文參加瞭新版書的撰寫工作。感謝康強副教授對本版書的潤色和審校所做的工作。感謝李芹博士、吳剛博士和曾凡喜碩士對本書第1版編寫的貢獻。對研究生趙曉輝博士、孫鐵署碩士、陳學軍碩士和史黨院碩士的研究工作對本書的貢獻錶示感謝。作者所在的微納電子器件研究小組多年科技活動日的研討和多項研究課題的成果都為本版書提供瞭極大的支撐。

　　在本書齣版之際，作者要衷心感謝國傢自然科學基金（61172043）和陝西省自然科學基礎研究計劃重點項目（2011JZ015）多年來對本課題組的資助，使我們課題組能夠毫無顧忌、心無旁騖的在納電子學這一前沿領域自由地遨遊和探索，也為培養高層次人纔提供瞭強有力的保障。還要感謝電子工業齣版社高等教育分社的李秦華編輯，從本書的選題到策劃齣版都付齣瞭大量的時間和精力，感謝譚海平社長和王羽佳編輯給予的關心和幫助。

　　在本書編寫過程中，作者參閱瞭大量的文獻和專著，吸取瞭很多寶貴的新觀點和研究成果，在此對這些參考文獻和著作的作者錶示最誠摯的謝意。

　　本書在修訂中參照各方麵的意見，經過認真考慮和修改，努力使新版書盡可能做到完善，但由於本學科領域涉及內容新和範圍廣，加之作者水平有限，書中難免會齣現一些錯誤和不妥之處，懇請讀者批評指正。

　　作 者

　　2015年9月

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