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内容大纲
随着先进的集成电路工艺节点不断向纳米级推进，对半导体纳米器件的研究就显得越发重要。本书详细介绍了半导体纳米器件的物理学原理、结构、制造工艺及应用等内容。开篇介绍了这一研究领域在过去几十年的发展；前半部分重点介绍电子纳米器件，包括准一维电子气、强电子相关的测量、量子点的热电特性、单电子源、量子电流标准、电子量子光学、噪声测量、拓扑绝缘体纳米带、硅量子比特器件等；后半部分介绍光电子纳米器件，包括半导体量子点单光子源的电学控制、量子点太阳能电池、量子点激光器、纳米线激光器，以及氮化物单光子源等内容。
本书可供半导体器件、材料、物理相关科研人员和工程技术人员阅读参考，也可作为高校相关专业的拓展学习资料。 -
作者介绍
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目录
第1章 介绍、背景和内容
第2章 准一维电子气
2.1 介绍
2.2 实验
2.3 一维器件的量子传输性质
2.3.1 冷却
2.3.2 横向电子聚焦
2.3.3 通过横向电子聚焦的自旋排斥
2.3.4 多体效应和基态维格纳晶体
2.3.5 跨双行的源极-漏极偏压
2.3.6 面内磁场对双行的影响
2.3.7 无磁场分数态
2.3.8 载流子密度变化的影响
2.3.9 面内磁场的影响
2.3.10 具有分数态的非线性传输
参考文献
第3章 半导体纳米器件作为强电子相关的测量
3.1 费米液体理论的失效
3.1.1 朝永-卢廷格液体模型
3.1.2 自旋朝永-卢廷格液体
3.1.3 谱函数和幂律行为
3.2 朝永-卢廷格液体行为的早期研究
3.2.1 光电子能谱
3.2.2 输运测量
3.2.3 磁隧穿谱
3.3 超越线性朝永-卢廷格液体近似
3.3.1 非线性朝永-卢廷格液体的移动杂质模型
3.3.2 远离费米点的模式层次
3.4 非线性效应研究进展
3.4.1 一维“复制品”模式
3.4.2 动量相关的幂律
3.4.3 高能量下自旋子和空穴子的寿命
3.4.4 非线性碳纳米管
3.5 一维相互作用效应其他进展
3.5.1 库仑阻力
3.5.2 螺旋电流
3.5.3 冷原子
3.6 小结
参考文献
第4章 量子点热电特性
4.1 热电的Landauer-Büttiker唯象理论
4.2 量子点模型
4.3 量子极限
4.4 库仑振荡和热电势
4.5 简并的影响
4.6 功率因子和品质因数
4.7 对维德曼-弗兰兹定律的违背
4.8 非线性区域
4.9 输出功率和效率
4.10 应用
4.11 小结
参考文献
第5章 单电子源
5.1 单电子源的类型
5.1.1 旋转栅量子点单电子转移
5.1.2 多结单电子泵
5.1.3 超导体-普通金属混合旋转栅
5.1.4 表面声波单电子转移
5.1.5 可调谐势垒量子点泵
5.1.6 介观电容器
5.1.7 悬浮子
5.2 量子电流标准
5.2.1 SI安培的实现
5.2.2 量子计量三角
5.2.3 多结泵电容器充电实验
5.2.4 可调谐势垒泵的电流量化精度
5.3 电子量子光学
5.3.1 汉伯里·布朗和特维斯几何结构中的分区噪声测量
5.3.2 Hong-Ou-Mandel效应的不可区分性测试
5.3.3 量子层析成像
5.3.4 波包传输中的退相干和弛豫
5.4 小结
参考文献
第6章 半导体纳米器件的噪声测量
6.1 介绍
6.2 量子散粒噪声的物理学
6.2.1 量子散粒噪声的二项式统计
6.2.2 散粒噪声的量子散射方法
6.3 噪声测量技术
6.3.1 低频散粒噪声测量技术
6.3.2 高频散粒噪声测量技术
6.4 半导体纳米器件中的散粒噪声
6.4.1 散粒噪声的量子抑制
6.4.2 散粒噪声中的高频效应
6.4.3 分数量子霍尔效应：分数电荷的散粒噪声测量
6.4.4 使用散粒噪声测量研究双粒子相关性和干涉
6.4.5 用于电子量子光学的散粒噪声测量
6.5 结论
参考文献
第7章 拓扑绝缘体纳米带中的电学输运和超导输运
7.1 介绍
7.2 TI中的电学输运概述
7.2.1 电导率的温度依赖性
7.2.2 垂直磁场中的3D TI
7.3 TI纳米带中的电学输运
7.4 TI纳米带中的超导输运
7.4.1 TI纳米带中临界电流的温度依赖性
7.4.2 TI纳米带约瑟夫森结中的Aharonov-Bohm效应
7.5 总结与展望
参考文献
第8章 硅量子比特器件
8.1 介绍
8.1.1 摩尔定律
8.1.2 量子计算
8.1.3 量子计算平台
8.1.4 关于本章
8.2 加工制造
8.2.1 硅主体材料
8.2.2 硅-金属氧化物半导体（Si-MOS）
8.2.3 Si/SiGe
8.2.4 SOI
8.3 硅自旋量子比特
8.3.1 单自旋量子比特
8.3.2 单重态-三重态量子比特
8.3.3 自旋读出
8.4 未来发展
参考文献
第9章 半导体量子点单光子源的电学控制
9.1 介绍与动机
9.2 单量子点光子源的二极管设计
9.2.1 用于量子点电场控制的异质结构
9.2.2 提高单量子点光子收集效率的异质结构
9.3 量子点内部能级控制
9.3.1 中性跃迁的电场控制
9.3.2 带电跃迁的电场控制
9.4 量子点控制的混合方法
9.4.1 可调谐电致发光量子点光源
9.4.2 采用可调光源结合相干光控制
9.4.3 应变和电场可调量子点
9.5 未来发展
参考文献
第10章 半导体量子点太阳能电池
10.1 介绍
10.2 QD-IBSC中量子效率的漂移-扩散分析
10.2.1 介绍
10.2.2 仿真方法
10.2.3 结果与讨论
10.3 使用场阻尼层提高QDSC中的载流子收集效率
10.3.1 使用场阻尼层的QDSC能带结构工程
10.3.2 宽禁带材料盖帽对使用FDL的QDSC的影响
10.4 QDSC中TSPA过程的FTIR光谱
10.4.1 两步光吸收光谱
10.4.2 In（Ga）As QDSC的FTIR光电流光谱
10.4.3 In（Ga）As QDSC的二维光电流激发光谱
10.5 结论
参考文献
第11章 硅上单片Ⅲ-Ⅴ族量子点激光器
11.1 介绍
11.2 硅上量子点激光器的优势
11.2.1 半导体量子点
11.2.2 硅基激光器中量子点优于量子阱的优势
11.3 硅上Ⅲ-Ⅴ族材料的异质外延生长
11.3.1 异质外延生长的挑战
11.3.2 高质量Ⅲ-Ⅴ/Si外延的解决方案
11.4 硅上Ⅲ-Ⅴ族量子点激光器的现状
11.4.1 硅上法布里-珀罗边发射激光器
11.4.2 硅上的单模量子点边发射激光器
11.4.3 硅上的量子点锁模激光器
11.4.4 硅上的量子点微腔激光器
11.4.5 硅上的量子点光子晶体激光器
11.5 硅上量子点激光器的未来发展方向
11.6 结论
参考文献
第12章 半导体纳米线激光器的物理和应用
12.1 介绍
12.2 激光器
12.2.1 激光基础
12.2.2 纳米级激光器腔体设计
12.2.3 激光阈值
12.3 作为激光器元件的纳米线
12.3.1 纳米线生长
12.3.2 纳米线激光器用材料体系
12.4 纳米线激光器技术的当前课题
12.4.1 量子限制
12.4.2 光耦合
12.4.3 等离激元
12.5 现状和前景
参考文献
第13章 氮化物单光子源
13.1 介绍
13.1.1 单光子源的概念
13.1.2 单光子源的关键测量
13.1.3 “理想”单光子源的基本特性
13.2 量子点制备基本原理
13.2.1 平面上的自组装
13.2.2 纳米棒的自组装
13.2.3 量子点形成的光刻方法
13.3 用于单光子发射的量子点基本性质
13.3.1 三维限制的物理学
13.3.2 Ⅲ族氮化物量子点的特殊性质和针对单光子发射的思考
13.4 氮化物量子点单光子源的优缺点
13.5 基于氮化物中缺陷的单光子源
13.6 展望
参考文献
附录 中英文术语对照
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