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第1章 绪论1

1.1电子材料的发展历史1

1.2电子材料的重要作用4

1.3电子材料与器件的研究现状4

1.3.1硅基半导体材料5

1.3.2化合物半导体材料6

1.3.3半导体自旋电子学材料和器件8

1.3.4磁性纳米材料的应用8

1.3.5有机光电子材料9

1.4电子材料的发展前景9

第2章 晶体材料的结构12

2.1晶体的主要特征12

2.1.1晶体的点阵结构13

2.1.2晶面和密勒指数14

2.1.3晶体的宏观对称性15

2.1.4晶体的微观对称性17

2.2典型晶体的结构18

2.2.1密堆积与配位数18

2.2.2典型单质共价键晶体的结构19

2.2.3典型离子化合物晶体结构19

2.3原子间的结合方式28

2.3.1吸引力和排斥力28

2.3.2离子键29

2.3.3共价键29

2.3.4金属键30

2.3.5范德瓦耳斯力31

2.4晶体中的缺陷33

2.4.1晶体中的微观缺陷34

2.4.2晶体中的宏观缺陷37

习题37

第3章 半导体材料与应用38

3.1半导体材料的物理基础38

3.1.1本征半导体38

3.1.2半导体中的杂质39

3.1.3费米能级和载流子密度40

3.1.4电导与霍尔效应41

3.1.5非平衡载流子43

3.2半导体材料的性质45

3.2.1光吸收与光电导45

3.2.2电容效应与击穿特性46

3.2.3压阻效应与磁阻效应47

3.2.4电阻率的温度特性48

3.3半导体材料的分类48

3.3.1元素半导体材料49

3.3.2化合物半导体材料51

3.3.3非晶态半导体53

3.4半导体材料的制备工艺方法55

3.4.1多晶制备工艺55

3.4.2单晶制备工艺55

3.4.3外延生长技术59

3.5半导体材料的应用65

习题66

第4章 化合物半导体基础67

4.1化合物半导体的能带结构67

4.1.1化合物半导体的周期性结构67

4.1.2半导体的能带理论70

4.1.3半导体的有效质量72

4.1.4 GaAs的能带结构75

4.2载流子的输运过程76

4.2.1波尔兹曼输运方程77

4.2.2散射机制78

4.2.3速度过冲80

4.2.4载流子的弹道输运过程83

4.3二维电子气85

4.3.1二维电子气85

4.3.2二维电子气的能量状态86

4.3.3二维电子气的光学特性88

4.4半导体异质结90

4.4.1异质结的能带突变90

4.4.2热平衡时理想异质结的能带图95

4.4.3界面态对异质结能带的影响97

4.4.4异质结的伏安特性100

4.5半导体超晶格103

4.5.1半导体超晶格的能带结构103

4.5.2组分半导体超晶格105

4.5.3掺杂超晶格107

4.5.4应变超晶格107

4.5.5非晶态超晶格108

习题111

第5章 化合物半导体器件113

5.1化合物半导体的物理性质113

5.1.1化合物半导体113

5.1.2化合物半导体的晶体结构114

5.1.3晶格常数115

5.1.4光学性质116

5.1.5电学特性117

5.2金属半导体场效应晶体管器件121

5.2.1 GaAs MESFET的基本结构122

5.2.2 GaAs MESFET的直流特性122

5.2.3 GaAs MESFET的微波特性124

5.3异质结双极型晶体管126

5.3.1 HBT器件的基本结构126

5.3.2 HBT器件的直流特性127

5.3.3 HBT器件的高频特性129

5.4高电子迁移率晶体管131

5.4.1 HEMT器件的基本结构131

5.4.2 HEMT器件的直流特性132

5.4.3 HEMT器件的射频特性132

5.4.4当代HEMT技术135

5.5半导体光源137

5.5.1激光二极管（LD）137

5.5.2发光二极管（LED）140

5.5.3半导体激光器144

5.6半导体光电探测器146

5.6.1光电导探测器的基本特性146

5.6.2 p-i-n二极管148

5.6.3 APD（雪崩击穿二极管）149

5.6.4 MSM（金属-半导体-金属）探测器150

习题151

第6章 光电子材料与器件153

6.1概述153

6.2光纤154

6.2.1光纤的结构154

6.2.2光纤的种类155

6.2.3光纤的制备156

6.2.4光纤的应用159

6.3激光器及材料162

6.3.1固体激光器的工作原理162

6.3.2固体激光器基质材料163

6.3.3固体激光器的激活离子168

6.3.4几种常见的固体激光器169

6.4液晶显示材料与器件171

6.4.1液晶材料的物理性质171

6.4.2液晶的分类及结构特点175

6.4.3常用液晶显示器件177

6.4.4液晶显示技术的发展趋势182

习题184

第7章 电介质材料185

7.1概述185

7.2电介质在静电场中的极化186

7.2.1电介质的极化现象186

7.2.2电介质的极化机制187

7.3电介质的动态极化195

7.3.1电介质的极化过程195

7.3.2复数介电常量196

7.3.3介电损耗197

7.3.4极化弛豫与德拜方程199

7.3.5复数介电常量与频率和温度的关系200

7.3.6电介质的电导和击穿203

7.4晶体的压电性质207

7.4.1晶体的压电性207

7.4.2晶体的介电性质和弹性208

7.4.3晶体的机电耦合效应209

7.5晶体的铁电性质211

7.5.1自发极化与热释电效应211

7.5.2铁电体与电畴212

7.5.3电滞回线213

7.6电介质的光学性质214

7.6.1折射率与双折射214

7.6.2电光效应215

7.6.3弹光效应215

7.6.4声光效应215

7.6.5热光效应216

7.7钛酸钡的结构与性质216

7.7.1铁电材料的分类216

7.7.2钛酸钡的晶体结构217

7.7.3钛酸钡的铁电性质219

7.8电介质材料的典型应用222

7.8.1压电器件222

7.8.2热释电红外探测器223

7.8.3声光器件225

习题227

第8章 磁电子学材料与器件228

8.1原子磁矩228

8.1.1原子磁矩228

8.1.2多电子原子磁矩230

8.1.3原子磁矩计算231

8.2物质的磁化231

8.2.1磁偶极矩231

8.2.2磁化强度与磁极化强度232

8.2.3磁场强度与磁感应强度232

8.2.4磁导率与磁化率232

8.3磁性材料的分类234

8.3.1抗磁性234

8.3.2顺磁性234

8.3.3反铁磁性234

8.3.4铁磁性235

8.3.5亚铁磁性235

8.4铁磁交换作用236

8.4.1交换相互作用236

8.4.2饱和磁化与居里温度237

8.5磁畴238

8.5.1磁畴与畴壁238

8.5.2磁畴的形成239

8.5.3磁化曲线与磁滞回线240

8.5.4动态磁化243

8.5.5磁损耗245

8.6磁性材料的特性247

8.6.1磁各向异性247

8.6.2磁致伸缩249

8.6.3磁光效应250

8.7磁性材料251

8.7.1软磁材料251

8.7.2硬磁材料252

8.7.3矩磁材料253

8.7.4旋磁材料254

8.7.5非晶磁性材料254

8.7.6纳米晶磁性材料255

8.8磁性元器件256

8.8.1磁记录元件256

8.8.2磁光存储257

8.8.3微波器件258

8.8.4磁光器件259

习题260

第9章 电子陶瓷材料261

9.1概述261

9.2陶瓷材料的结构和性质262

9.2.1陶瓷材料的结构262

9.2.2陶瓷材料的性质265

9.3电子陶瓷的制备266

9.4敏感陶瓷268

9.4.1热敏陶瓷268

9.4.2压敏陶瓷273

9.4.3气敏陶瓷274

9.4.4湿敏陶瓷276

9.5介电陶瓷278

9.5.1压电陶瓷278

9.5.2铁电陶瓷282

9.5.3热释电陶瓷283

9.6铁氧体材料285

9.6.1软磁铁氧体285

9.6.2硬磁铁氧体286

9.6.3旋磁铁氧体286

9.6.4矩磁铁氧体287

9.6.5压磁铁氧体287

9.7超导陶瓷287

9.7.1超导现象288

9.7.2超导体的基本性质289

9.7.3超导陶瓷的分类290

9.7.4超导陶瓷的应用291

习题292

第10章 纳米技术与纳米电子学293

10.1概述293

10.1.1纳米技术293

10.1.2纳米材料295

10.2纳米材料的基本效应296

10.2.1表面效应296

10.2.2小尺寸效应296

10.2.3量子尺寸效应298

10.2.4宏观量子隧道效应300

10.2.5库仑堵塞效应300

10.2.6介电限域效应301

10.3纳米材料的制备和加工技术302

10.3.1分子束外延（MBE）303

10.3.2化学气相淀积（CVD）303

10.3.3自组装合成技术304

10.3.4 SPM加工技术304

10.3.5光刻技术305

10.4纳米电子学305

10.4.1从微电子到纳电子305

10.4.2量子电导306

10.4.3电子的弹道输运306

10.4.4量子相干效应306

10.4.5量子霍尔效应309

10.5纳米电子器件311

10.5.1共振隧穿器件311

10.5.2单电子器件315

10.5.3纳米CMOS器件与电路320

10.6纳米技术的发展322

习题322

参考文献323