SiC Materials and Devices pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Shur, Michael (EDT)/ Rumyantsev, Sergey (EDT)/ Levinshtein, Michael (EDT)

出品人:

頁數:225

译者:

出版時間:

價格:75

裝幀:HRD

isbn號碼:9789812703835

叢書系列:

圖書標籤:

• SiC
• 碳化矽
• 半導體材料
• 功率器件
• 寬禁帶半導體
• 材料科學
• 電子工程
• 器件物理
• SiC MOSFET
• SiC Diode

矽基半導體領域的革新與展望：麵嚮下一代電子器件的材料科學與工程 本書聚焦於當前信息技術飛速發展背景下，傳統矽基半導體材料所麵臨的物理極限，深入探討瞭超越傳統矽基材料性能瓶頸的新型半導體材料體係、先進製造工藝以及其在未來高性能電子器件中的應用潛力。 本書旨在為材料科學傢、電子工程師、半導體器件設計師以及相關領域的研究人員提供一個全麵、深入且前瞻性的知識框架。我們認識到，隨著摩爾定律的放緩，尋找具有更高遷移率、更低功耗、更強熱穩定性和更好光電性能的新型半導體材料已成為信息技術持續進步的關鍵。 第一部分：超越矽的極限：新型半導體材料體係的理論基礎與優勢 本部分將詳細闡述當前矽基技術所遭遇的根本性限製，如載流子遷移率的飽和、熱管理難題以及在高頻、高功率應用中的性能衰退。隨後，我們將係統性地介紹一係列被視為“後矽時代”關鍵材料的寬禁帶半導體（WBGs）和二維（2D）材料。 第一章：寬禁帶半導體：高功率與高頻應用的基石 我們將深入研究氮化鎵（GaN）和碳化矽（SiC）之外的新興寬禁帶材料，例如氧化鎵（Ga₂O₃）及其在深紫外光電探測和高壓功率器件中的潛力。 氧化鎵（Ga₂O₃）的電子結構分析： 詳細探討其高擊穿電場強度（>8 MV/cm）的物理根源，以及如何通過摻雜工程（如Sn、Fe摻雜）來調控其導電性和缺陷行為。 AlGaN異質結的界麵工程： 重點分析如何通過精確控製Al組分和應變工程，優化AlGaN/GaN異質結構中的二維電子氣（2DEG）的密度和遷移率，這對提高高電子遷移率晶體管（HEMTs）的性能至關重要。 熱管理挑戰與解決方案： 分析SiC和GaN器件在高功率密度下的熱點問題，並探討先進封裝技術（如超薄晶圓鍵閤、熱界麵材料優化）在提升器件可靠性中的作用。 第二章：二維材料的單原子層電子學 本章將聚焦於過渡金屬硫化物（TMDs），特彆是二硫化鉬（MoS₂）、二硒化鎢（WSe₂）等，及其在亞10納米尺度電子器件中的獨特優勢。 從體相到單層：性質的劇變： 闡述從體相半導體到單層材料時，電子能帶結構如何從間接帶隙轉變為直接帶隙的物理機製，這對光電器件設計的重要性。 接觸電阻的瓶頸與突破： 詳細討論在極小尺寸下，金屬-半導體接觸電阻對器件整體性能的嚴重製約，以及使用範德華異質結構（vdWHs）或高K柵介質來緩解這一問題的策略。 高頻應用潛力： 分析TMDs的超薄特性如何降低短溝道效應，並探討其在太赫茲（THz）頻率範圍內的潛在應用，包括基於場效應晶體管的振蕩器設計。 第二部分：先進製造技術與器件結構創新 單純的材料創新不足以推動技術進步，本部分將把重點轉移到如何將這些新型材料有效地集成到可製造的、高性能的器件結構中。 第三章：原子層沉積（ALD）與分子束外延（MBE）在新型半導體中的精確控製 本章強調瞭對材料界麵和薄膜厚度進行原子級控製的技術手段。 MBE在復雜超晶格構建中的應用： 詳細介紹如何使用MBE技術精確沉積具有周期性結構（如量子阱、量子點）的III-V族或II-VI族化閤物半導體，以實現特定能級調控。 ALD在柵介質和鈍化層中的作用： 探討如何利用原子層沉積技術在寬禁帶半導體錶麵製備高質量的、無針孔的Al₂O₃、HfO₂等高K介質，以提高器件的柵極控製能力和錶麵鈍化效率。 缺陷工程與激活機製： 深入分析在不同生長條件下，雜質原子在GaN、Ga₂O₃晶格中的激活能和補償機製，以及如何通過後退火工藝優化載流子濃度。 第四章：麵嚮異構集成的範德華異質結構製造 範德華（vdW）異質結構代錶瞭一種全新的集成範式，允許在原子尺度上“堆疊”不同材料，而無需擔心晶格失配問題。 自上而下與自下而上的集成策略： 比較機械剝離法、聚閤物輔助轉移法等“自上而下”的轉移技術與化學氣相沉積（CVD）等“自下而上”的生長策略在實現大規模集成上的優劣。 界麵相互作用的調控： 研究相鄰vdW層之間的範德華相互作用如何影響電子轉移、帶麵對齊和光電響應，例如在構建高效率光電探測器或隧道結中的應用。 三維集成潛力： 展望如何利用vdW異質結構實現真正意義上的三維堆疊電路，解決現有平麵集成電路的布綫擁堵問題。 第三部分：應用前沿與未來趨勢 本部分將探討這些先進材料和器件技術在特定高性能應用場景中的實現路徑。 第五章：高效率光電器件：從紫外探測到可見光通信 新型半導體材料因其可調諧的帶隙，在光電子領域展現齣巨大潛力。 深紫外（DUV）探測： 以Ga₂O₃為例，分析其在無需昂貴襯底的情況下實現高靈敏度、抗光照衰減的DUV光電探測器的設計原理。 集成光電子： 討論如何利用InGaN/GaN體係構建高效率的激光器和LED，並探討其在LiDAR係統和可見光通信（VLC）中的應用瓶頸，如效率滾降（Efficiency Droop）。 第六章：能源電子與自鏇電子學的交叉領域 本書的最後一部分將關注材料在能源轉換和下一代信息存儲中的作用。 高壓功率電子模塊： 詳細分析基於SiC和GaN的功率MOSFET和肖特基二極管在電動汽車、可再生能源逆變器中的熱安全裕度和開關損耗對比。 拓撲絕緣體與馬約拉納費米子： 介紹拓撲材料的獨特邊緣態和無損電荷傳輸特性，及其在低能耗計算和量子信息處理領域中作為自鏇電子學基礎構件的探索。 本書力求在理論深度和工程實踐之間取得平衡，通過大量的實驗數據、器件性能對比和先進模型模擬，為讀者理解和推動半導體技術嚮更高性能、更低功耗方嚮發展提供堅實的理論基礎和清晰的技術路綫圖。

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