纳米半导体材料与器件.pdf

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书籍描述

目录
第1章绪论/ 1
1��1纳米半导体材料的定义1
1��2纳米半导体材料的基本特性1
1��2��1量子尺寸效应2
1��2��2小尺寸效应2
1��2��3表面与界面效应3
1��2��4量子隧穿效应4
1��2��5库仑阻塞效应4
1��2��6量子干涉效应5
1��2��7二维电子气和量子霍耳效应5
1��3纳米半导体材料的特殊性质6
1��3��1光学特性6
1��3��2光催化特性7
1��3��3光电转换特性8
1��3��4电学特性8
1��3��5表面活性与敏感特性9
1��4纳米半导体技术对各个领域的影响9
1��4��1纳米电子学与纳米半导体电子器件9
1��4��2纳米半导体光电子器件10
1��4��3纳米能源技术12
1��4��4环境纳米技术13
1��4��5纳米传感技术14
1��4��6纳米生物技术14
参考文献15

第2章低维纳米半导体激光器材料与器件/ 16
2��1半导体激光器发展的简要回顾16
2��1��1三维同质、异质结构的半导体激光器16
2��1��2二维量子阱结构的半导体激光器17
2��1��3一维量子线、零维量子点半导体激光器18
2��2半导体激光器基础18
2��2��1态密度和量子限制效应18
2��2��2光吸收、联合态密度、准费米能级和粒子数分布反转18
2��2��3载流子和光波的限制19
2��2��4激光阈值条件20
2��2��5半导体激光器主要性能参数及其表征20
2��3紫外至可见光量子阱激光器材料20
2��3��1GaN基激光器材料与器件21
2��3��2AlGaInP红光激光器材料与器件27
2��4近红外波段量子阱激光器材料27
2��4��1短波长AlGaAs/GaAs激光器材料27
2��4��2长波长InP基激光器材料28
2��4��3980nm InGaAs/GaAs应变量子阱激光器材料28
2��52~3μm中红外波段量子阱激光器材料29
2��5��1GaInAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器材料29
2��5��2InGaAs/InGaAsP应变量子阱激光器材料29
2��6中远红外量子级联激光器材料29
2��6��1量子级联激光器的发展现状与趋势29
2��6��2量子级联激光器的工作原理32
2��6��3量子级联激光器的结构与特性38
2��7紫外波段氧化锌量子线阵列激光器45
2��7��1纳米氧化锌激子发光理论46
2��7��2氧化锌量子线阵列的外延生长46
2��7��3氧化锌量子线阵列的激光发射49
参考文献52

第3章纳米电子材料和器件/ 57
3��1从微电子学到纳米电子学57
3��1��1微电子器件发展的摩尔定律57
3��1��2纳米电子学的诞生58
3��1��3纳米电子学的研究基础59
3��2纳米电子材料和器件61
3��2��1纳米电子材料及其应用61
3��2��2电子器件的发展61
3��2��3纳米电子器件及其研究内容62
3��3纳米硅基CMOS器件63
3��3��1硅基MOS集成电路技术步入纳米尺度63
3��3��2纳米CMOS器件面临的挑战63
3��3��3纳米硅基CMOS器件结构64
3��3��4纳米体硅CMOS器件工艺68
3��3��5纳米体硅CMOS器件的量子效应70
3��3��6新型CMOS器件及其集成技术71
3��4固态纳米电子器件74
3��4��1量子电子器件的基本类型及其特征74
3��4��2共振隧穿器件74
3��4��3单电子器件78
3��4��4碳纳米管互连及其场效应晶体管83
参考文献95

第4章纳米半导体气敏传感器/ 99
4��1半导体气敏传感器分类99
4��1��1气敏传感器的应用与分类99
4��1��2半导体气敏传感器的分类99
4��2半导体气敏传感器的结构和工作原理100
4��2��1半导体气敏传感器的结构100
4��2��2半导体气敏传感器的工作原理101
4��3纳米SnO2薄膜气敏传感器101
4��3��1纳米SnO2薄膜气敏传感器102
4��3��2掺杂纳米SnO2薄膜气敏传感器103
4��3��3多组分氧化物复合的纳米SnO2薄膜气敏传感器106
4��4新型纳米半导体气敏材料与传感器106
4��4��1纳米In2O3气敏传感器106
4��4��2纳米NiO气敏传感器109
4��4��3纳米ZnO气敏传感器110
4��4��4纳米TiO2气敏传感器117
4��4��5尖晶石型铁酸盐(MFe2O4)纳米材料气敏传感器119
4��4��6纳米铜氧化物气敏传感器121
4��4��7纳米WO3气敏传感器124
4��4��8纳米ZnS气敏传感器128
参考文献130

第5章基于半导体纳米材料的染料敏化太阳能电池/ 134
5��1染料敏化太阳能电池概况134
5��1��1太阳能电池的发展现状与新方向134
5��1��2染料敏化太阳能电池特点及产业化前景135
5��2染料敏化太阳能电池的结构组成136
5��2��1纳米结构的光阳极136
5��2��2电解质体系137
5��2��3染料敏化剂137
5��2��4对电极137
5��3染料敏化太阳能电池的工作原理137
5��3��1半导体�踩芤航缑�137
5��3��2染料敏化半导体表面以及光诱导电荷分离138
5��3��3染料敏化太阳能电池工作原理139
5��4基于TiO2纳米结构光阳极的染料敏化太阳能电池141
5��4��1染料敏化TiO2太阳能电池的发展概况141
5��4��2多孔TiO2纳米晶薄膜DSC141
5��4��3一维TiO2纳米结构染料敏化太阳能电池142
5��4��4TiO2核壳纳米结构DSC153
5��4��5TiO2量子点敏化纳米结构DSC155
5��5基于ZnO纳米结构光阳极的染料敏化太阳能电池163
5��5��1染料敏化ZnO太阳能电池的发展历史163
5��5��2ZnO纳米晶粒薄膜DSC163
5��5��3ZnO纳米线DSC164
参考文献171

第6章纳米半导体光催化材料与光催化技术/ 175
6��1光催化技术应用175
6��1��1光催化在环境治理方面的应用175
6��1��2光催化分解水制氢175
6��1��3光催化抗菌176
6��1��4光催化提取贵金属176
6��1��5光催化化学合成176
6��2纳米半导体光催化的基本原理177
6��2��1带隙激发177
6��2��2去活化过程178
6��2��3半导体光催化反应机理179
6��2��4反应过程动力学180
6��3TiO2微纳米空心球181
6��3��1模板法制备中空TiO2微球181
6��3��2在离子液体中制备TiO2空心球191
6��3��3利用Ostwald生长机理制备TiO2空心球192
6��4TiO2介孔材料194
6��4��1溶胶�材�胶法制备介孔TiO2纳米材料194
6��4��2超声水解法制备介孔TiO2纳米材料196
6��4��3水热法制备介孔TiO2纳米材料197
6��4��4蒸发诱导自组装法制备介孔TiO2纳米材料201
6��5分级纳米结构半导体光催化材料207
6��5��1分级结构钨酸铋纳米材料207
6��5��2钛酸铋钠分级结构纳米材料211
6��5��3金属硫化物固溶体纳米棒自组装的分级纳米结构光催化材料212
参考文献213

第7章荧光量子点纳米探针及其在生物医学领域的应用/ 216
7��1生物标记技术216
7��1��1生物标记和标记物216
7��1��2免疫生物标记217
7��1��3纳米粒子和生物标记217
7��2量子点荧光纳米探针的构建218
7��2��1荧光量子点的基本特性218
7��2��2荧光量子点的合成220
7��2��3荧光量子点的表面修饰230
7��3量子点在生物医学领域的应用245
7��3��1量子点应用于细胞成像及活细胞动态过程的实时示踪245
7��3��2量子点应用于活体动物标记成像246
7��3��3量子点在微生物检测中的应用249
7��3��4量子点在生物大分子相互作用及相互识别中的应用250
参考文献251

内容简介
纳米半导体具有常规半导体无法媲美的奇异特性和非凡的特殊功能,在信息、能源、环境、传感器、生物等诸多领域具有空前的应用前景,成为新兴纳米产业,如纳米信息产业、纳米环保产业、纳米能源产业、纳米传感器以及纳米生物技术产业等高速发展的源泉与动力。
本书力求以最新内容,全面、系统阐述纳米半导体特殊性能及其在信息(纳米光电子、纳米电子学)、能源、环境、传感器技术以及生物技术领域中的应用,反映当前纳米半导体材料与器件研究国际上最新成果与技术。
本书可作为广大材料科学与工程、凝聚态物理、微电子学与固体电子学等相关专业的本科生、研究生教学参考书,也可供从事纳米半导体科研、开发、教学的研究人员和工程技术人员使用和参考。

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