現代電子材料與元器件（簡體書）

《現代電子材料與元器件》較為系統地介紹了主要的電子信息功能材料的結構和組成、電子元器件的工作原理，以及這些器件在電子信息系統中的應用。全書共10章，分別是：緒論；晶體材料的結構；半導體材料與應用；化合物半導體基礎；化合物半導體器件；光電子材料與器件；電介質材料；磁電子學材料與器件；電子陶瓷材料；納米技術與納米電子學。書中主要介紹電子元件常用材料的基礎理論、基本參數與性能特點，器件的工作原理、基本組成、制作及應用情況。
《現代電子材料與元器件》可作為高等工科院校微電子學、電子科學與技術、電子信息科學與技術、光信息科學與技術專業的本科生教材，也可作為自動控制類、計算機類、通信類及相關材料類專業高年級本科生和研究生的教材及教學參考書，還可供從事電子材料與元件的生產、科研及產品研發的專業技術人員參考。

《現代電子材料與元器件》是普通高等教育電子科學與技術類特色專業系列規劃教材之一。

叢書序
前言
第1章 緒論
1.1 電子材料的發展歷史
1.2 電子材料的重要作用
1.3 電子材料與器件的研究現狀
1.3.1 硅基半導體材料
1.3.2 化合物半導體材料
1.3.3 半導體自旋電子學材料和器件
1.3.4 磁性納米材料的應用
1.3.5 有機光電子材料
1.4 電子材料的發展前景

第2章 晶體材料的結構
2.1 晶體的主要特征
2.1.1 晶體的點陣結構
2.1.2 晶面和密勒指數
2.1.3 晶體的宏觀對稱性
2.1.4 晶體的微觀對稱性
2.2 典型晶體的結構
2.2.1 密堆積與配位數
2.2.2 典型單質共價鍵晶體的結構
2.2.3 典型離子化合物晶體結構
2.3 原子間的結合方式
2.3.1 吸引力和排斥力
2.3.2 離子鍵
2.3.3 共價鍵
2.3.4 金屬鍵
2.3.5 范德瓦耳斯力
2.4 晶體中的缺陷
2.4.1 晶體中的微觀缺陷
2.4.2 晶體中的宏觀缺陷
習題

第3章 半導體材料與應用
3.1 半導體材料的物理基礎
3.1.1 本征半導體
3.1.2 半導體中的雜質
3.1.3 費米能級和載流子密度
3.1.4 電導與霍爾效應
3.1.5 非平衡栽流子
3.2 半導體材料的性質
3.2.1 光吸收與光電導
3.2.2 電容效應與擊穿特性
3.2.3 壓阻效應與磁阻效應
3.2.4 電阻率的溫度特性
3.3 半導體材料的分類
3.3.1 元素半導體材料
3.3.2 化合物半導體材料
3.3.3 非晶態半導體
3.4 半導體材料的制備工藝方法
3.4.1 多晶制備工藝
3.4.2 單晶制備工藝
3.4.3 外延生長技術
3.5 半導體材料的應用
習題

第4章 化合物半導體基礎
4.1 化合物半導體的能帶結構
4.1.1 化合物半導體的周期性結構
4.1.2 半導體的能帶理論
4.1.3 半導體的有效質量
4.1.4 GaAs的能帶結構
4.2 載流子的輸運過程
4.2.1 波爾茲曼輸運方程
4.2.2 散射機制
4.2.3 速度過沖
4.2.4 載流子的彈道輸運過程
4.3 二維電子氣
4.3.1 二維電子氣
4.3.2 二維電子氣的能量狀態
4.3.3 二維電子氣的光學特性
4.4 半導體異質結
4.4.1 異質結的能帶突變
4.4.2 熱平衡時理想異質結的能帶圖
4.4.3 界面態對異質結能帶的影響
4.4.4 異質結的伏安特性
4.5 半導體超晶格
4.5.1 半導體超晶格的能帶結構
4.5.2 組分半導體超晶格
4.5.3 摻雜超晶格
4.5.4 應變超晶格
4.5.5 非晶態超晶格
習題

第5章 化合物半導體器件
5.1 化合物半導體的物理性質
5.1.1 化合物半導體
5.1.2 化合物半導體的晶體結構
5.1.3 晶格常數
5.1.4 光學性質
5.1.5 電學特性
5.2 金屬半導體場效應晶體管器件
5.2.1 GaAsMESFET的基本結構
5.2.2 GaAsMESFET的直流特性
5.2.3 GaAsMESFET的微波特性
5.3 異質結雙極型晶體管
5.3.1 HBT器件的基本結構
5.3.2 HBT器件的直流特性
5.3.3 HBT器件的高頻特性
5.4 高電子遷移率晶體管
5.4.1 HEMT器件的基本結構
5.4.2 FIEMT器件的直流特性
5.4.3 HEMT器件的射頻特性
5.4.4 當代HEMT技術
5.5 半導體光源
5.5.1 激光二極管(LD)
5.5.2 發光二極管(LED)
5.5.3 半導體激光器
5.6 半導體光電探測器
5.6.1 光電導探測器的基本特性
5.6.2 p-i-n二極管
5.6.3 APD(雪崩擊穿二極管)
5.6.4 MSM（金屬一半導體一金屬）探測器
習題

第6章 光電子材料與器件
6.1 概述
6.2 光纖
6.2.1 光纖的結構
6.2.2 光纖的種類
6.2.3 光纖的制備
6.2.4 光纖的應用
6.3 激光器及材料
6.3.1 固體激光器的工作原理
6.3.2 固體激光器基質材料
6.3.3 固體激光器的激活離子
6.3.4 幾種常見的固體激光器
6.4 液晶顯示材料與器件
6.4.1 液晶材料的物理性質
6.4.2 液晶的分類及結構特點
6.4.3 常用液晶顯示器件
6.4.4 液晶顯示技術的發展趨勢
習題

第7章 電介質材料
7.1 概述
7.2 電介質在靜電場中的極化
7.2.1 電介質的極化現象
7.2.2 電介質的極化機制
7.3 電介質的動態極化
……
第8章 磁電子學材料與器件
第9章 電子陶瓷材料
第10章 納米技術與納米電子學
參考文獻

1.2 電子材料的重要作用
電子材料是電子信息產業的重要組成部分，是發展電子信息產業的基礎與先導。電子材料作為基礎性材料已滲透到國民經濟和國防建設的各個領域，沒有高質量的電子材料就不可能制造出高性能的電子元器件，也就沒有先進的電子信息系統。電子信息材料及產品支撐著現代通信、計算機、信息網絡技術、微機械智能系統、工業自動化和家電等現代高技術產業。電子信息材料產業的發展規模和技術水平，已經成為衡量一個國家經濟發展、科技進步和國防實力的重要標志，在國民經濟中具有重要戰略地位，是科技創新和國際競爭最為激烈的材料領域。
隨著電子學向光電子學、光子學邁進，微電子材料在未來10～15年仍是最基本的信息材料，光電子材料、光子材料將成為發展最快和最有前途的信息材料。由半導體材料及輔料、光電子材料和新型元器件用材料組成的三大系列，涵蓋了現代信息新材料領域的主要方面。信息新材料作為現代信息產業的基石，支撐著通信、計算機、信息家電與網絡技術的發展。雖然光電子技術發展非常快，但是以集成電路為主的電子和微電子技術仍然在目前信息技術中占相當大的比重，以硅材料為主體，化合物半導體材料及新一代高溫半導體材料共同發展的局面在21世紀仍將成為集成電路產業發展的主流。
1.3 電子材料與器件的研究現狀
隨著信息載體從電子向光電子和光子的轉換步伐的加快，半導體光電信息功能材料也已由體材料發展到薄層、超薄層微結構材料，并正向集材料、器件、電路為一體的功能系統集成芯片材料和納米結構材料方向發展。材料生長制備的控制精度也將向單原子、單分子尺度發展。從材料體系上看，除硅和硅基材料作為當代微電子技術的基礎在21世紀中葉之前不會改變外，化合物半導體微結構材料以其優異的光電性質在高速、低功耗、低噪聲器件和電路，特別是光電子器件、光電集成和光子集成等方面發揮著越來越重要的作用；與此同時，近年來硅和GaAs、InP等Ⅲ-V族化合物混合集成技術取得的重大進展，使人們看到了硅基混合光電集成的曙光。有機半導體發光材料以其低廉的成本和良好的柔性，已成為全色高亮度發光材料研發的另一個重要發展方向，預計會在新一代平板顯示材料中占有一席之地。GaN基紫、藍、綠異質結構發光材料和器件的研制成功，不僅將使光存儲密度成倍增長，而更重要的是它將會引起照明光源的革命，經濟效益巨大。航空、航天以及國防建設的要求推動了寬帶隙、高溫微電子材料和中遠紅外激光材料的發展。探索低維結構材料的量子效應及其在未來納米電子學和納米光子學方面的應用，特別是基于單光子光源的量子通信技術，基于固態量子比特的量子計算和無機／有機／生命體復合功能結構材料與器件發展應用，已成為材料科學目前最活躍的研究領域，并極有可能觸發新的技術革命，從而徹底改變人類的生產和生活方式。另外，從半導體異質結構材料生長制備技術發展的角度看，已由晶格匹配、小失配材料體系向應變補償和大失配異質結構材料體系發展。如何避免和消除大失配異質結構材料體系在界面處存在的大量位錯和缺陷，這也是目前材料制備中迫切要解決的關鍵問題之一，它的解決將為材料科學工作者提供一個廣闊的創新空間。下面從幾個主要方面入手，簡單介紹電子材料與器件的研究現狀及應用。