半導(dǎo)體物理學(xué)進(jìn)展

目錄
總序 i
前言 v
第一章 半導(dǎo)體能帶理論 1
第一節(jié) 能帶計(jì)算方法的沿革和現(xiàn)況 1
第二節(jié) MBGFT方法與GW近似 3
第三節(jié) 半導(dǎo)體低維體系中的拓?fù)淞孔討B(tài) 15
第四節(jié) Z2拓?fù)湫蚝土孔幼孕魻栃?yīng) 18
第五節(jié) 半導(dǎo)體異質(zhì)界面能帶調(diào)控引發(fā)的新奇量子相變 29
第六節(jié) 展望 36
第二章 半導(dǎo)體聲子物理 45
第一節(jié) 處理晶格振動(dòng)動(dòng)力學(xué)的密度矩陣?yán)碚?45
一、電子結(jié)構(gòu)理論中的晶格動(dòng)力學(xué) 46
二、密度泛函理論 48
第二節(jié) 相干聲子學(xué) 49
一、產(chǎn)生相干聲子的物理機(jī)制 49
二、光聲子學(xué) 51
三、表面聲學(xué)波 55
第三節(jié) 新型聲子態(tài) 57
第四節(jié) 新型聲子器件 60
一、聲波受激放大 60
二、聲學(xué)激光器 66
三、新型聲子器件 73
第五節(jié) 展望 80
第三章 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)態(tài)、摻雜機(jī)制和單雜質(zhì)態(tài)的量子調(diào)控 87
第一節(jié) 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)、缺陷物理 87
一、當(dāng)前進(jìn)展介紹 87
二、缺陷理論計(jì)算 89
三、摻雜極限定律 91
第二節(jié) 半導(dǎo)體中的摻雜調(diào)控 93
一、提高摻雜固溶度 93
二、降低缺陷離化能 98
三、雜質(zhì)能帶輔助摻雜 99
第三節(jié) 半導(dǎo)體中單個(gè)雜質(zhì) 101
第四節(jié) 單一雜質(zhì)的量子比特 105
一、嵌于硅晶體中的磷原子量子比特方案 105
二、基于金剛石NV中心的量子比特方案 107
第五節(jié) 展望 113
第四章 一維、零維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的量子現(xiàn)象 124
第一節(jié) 自組織量子點(diǎn)物理 124
一、自組織量子點(diǎn)生長機(jī)制和方法 124
二、量子點(diǎn)光譜殼層結(jié)構(gòu) 127
三、量子點(diǎn)中量子光學(xué)特性 131
四、量子點(diǎn)中量子態(tài)的操作 138
五、量子點(diǎn)-表面等離激元耦合 144
六、量子點(diǎn)的單光子和糾纏光子發(fā)射 150
第二節(jié) 柵控量子點(diǎn)和量子線中的量子輸運(yùn) 182
一、量子點(diǎn)接觸 182
二、量子點(diǎn) 185
三、電子干涉儀 190
四、量子線 193
第三節(jié) 展望 196
第五章 光和物質(zhì)的強(qiáng)相互作用 204
第一節(jié) 概況 204
第二節(jié) 激子極化激元 206
一、激子極化激元的概念 207
二、激子極化激元的色散 208
三、常見的激子極化激元體系 210
第三節(jié) 材料結(jié)構(gòu)體系及實(shí)驗(yàn)方法 213
一、平板微腔 213
二、微納材料自構(gòu)型微腔 214
三、其他微腔結(jié)構(gòu) 216
四、光學(xué)探測方法 216
第四節(jié) 激子極化激元凝聚體的量子調(diào)控新進(jìn)展 220
一、激子極化激元的凝聚、超流、孤波傳導(dǎo)、量子渦旋等集體行為 220
二、利用微納結(jié)構(gòu)、光學(xué)手段調(diào)控激子極化激元凝聚體 223
三、激子極化激元超晶格體系中的多重相變 226
四、激子極化激元的非線性散射和偏振態(tài)間的相互耦合 229
第五節(jié) 新材料及新物理機(jī)制發(fā)展 231
一、新材料體系 231
二、第二個(gè)閾值的理解 233
三、電子-空穴-光子關(guān)聯(lián)系統(tǒng) 234
四、實(shí)驗(yàn)進(jìn)展 235
第六節(jié) 展望 239
第六章 半導(dǎo)體中的自旋量子現(xiàn)象 247
第一節(jié) 半導(dǎo)體中單自旋的操控 247
一、自旋態(tài)的光學(xué)調(diào)控 248
二、電場操控量子點(diǎn)中自旋態(tài) 256
三、磁共振操控量子點(diǎn)的自旋 261
四、展望 266
第二節(jié) 半導(dǎo)體自旋電子器件中的自旋注入、檢測和濾波 269
一、由鐵磁體向半導(dǎo)體的自旋注入 270
二、自旋的電學(xué)檢測 275
三、廣義自旋濾波效應(yīng) 278
四、展望 284
第三節(jié) 半導(dǎo)體中光激發(fā)誘導(dǎo)的自旋極化現(xiàn)象 289
一、光致磁化現(xiàn)象 289
二、自旋注入、操控的光學(xué)探測 299
三、圓偏振光電流效應(yīng) 305
四、展望 314
第四節(jié) FM/2DEG/FM 橫向自旋閥器件、自旋Hall晶體管和自旋FET 319
一、自旋注入的電學(xué)方法 320
二、自旋動(dòng)力學(xué)過程探測 324
三、自旋邏輯 341
四、展望 342
第五節(jié) 稀磁半導(dǎo)體 352
一、Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體中過渡金屬M(fèi)n的電子態(tài) 352
二、稀磁半導(dǎo)體中由巡游空穴媒介的鐵磁性平均場理論 360
三、稀磁半導(dǎo)體的第一性原理計(jì)算 366
四、磁性半導(dǎo)體中的雜質(zhì)帶 370
五、稀磁半導(dǎo)體的重要物理特性 374
六、實(shí)現(xiàn)室溫稀磁半導(dǎo)體的努力 396
七、展望 420
第六節(jié) 硅自旋電子學(xué) 433
一、為什么研究Si中的自旋電子學(xué) 433
二、自旋注入及探測基礎(chǔ) 436
三、鐵磁性注入電極與半導(dǎo)體界面接觸工程 441
四、Si自旋電子學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展 450
五、展望 474
第七節(jié) 寬禁帶半導(dǎo)體中的自旋量子現(xiàn)象 483
一、寬禁帶稀磁半導(dǎo)體GaMnN和ZnMnO的磁性機(jī)制 485
二、寬禁帶磁性半導(dǎo)體Zn1-xMnxO和Ga1-xMnxN中超快自旋動(dòng)力學(xué) 488
三、展望 499
第七章 半導(dǎo)體/非半導(dǎo)體界面物理 503
第一節(jié) 鐵磁金屬/半導(dǎo)體界面的新奇量子效應(yīng) 504
一、鐵磁/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中的動(dòng)態(tài)鐵磁近鄰極化現(xiàn)象 505
二、鐵磁/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中的穩(wěn)態(tài)鐵磁近鄰極化現(xiàn)象 509
三、鐵磁/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中鐵磁近鄰極化現(xiàn)象的理論 511
四、鐵磁/半導(dǎo)體界面處的自旋量子效應(yīng) 519
第二節(jié) 絕緣體/半導(dǎo)體界面 522
第三節(jié) 超導(dǎo)體/半導(dǎo)體界面 525
第四節(jié) 展望 529
第八章 半導(dǎo)體中的輸運(yùn)及其動(dòng)力學(xué)過程 535
第一節(jié) 自旋輸運(yùn)及其動(dòng)力學(xué)過程 535
一、經(jīng)典的自旋極化漂移-擴(kuò)散方程 537
二、半導(dǎo)體自旋輸運(yùn)中的量子效應(yīng)和處理方法 538
三、半導(dǎo)體中的自旋動(dòng)力學(xué)過程 542
第二節(jié) 半導(dǎo)體中的熱輸運(yùn)和熱電效應(yīng) 543
一、半導(dǎo)體中熱電耦合輸運(yùn) 543
二、半導(dǎo)體中熱電效應(yīng) 545
三、半導(dǎo)體中量子熱電效應(yīng) 547
第三節(jié) 基于棘輪效應(yīng)的輸運(yùn) 549
第四節(jié) 展望 555
第九章 量子霍爾效應(yīng) 565
第一節(jié) 引言 565
第二節(jié) 整數(shù)量子霍爾效應(yīng) 566
第三節(jié) 分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng) 571
一、分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 571
二、Laughlin波函數(shù)、分?jǐn)?shù)電荷與分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì) 571
三、分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)的理論描述 573
四、偶數(shù)分母態(tài)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與初步研究 575
五、非阿貝爾統(tǒng)計(jì)與拓?fù)淞孔佑?jì)算 576
六、ν=5/2態(tài)的進(jìn)一步研究(尋找非阿貝爾任意子) 577
七、其他偶數(shù)分母分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài) 580
八、GaAs/AlGaAs系統(tǒng)中量子霍爾研究的其他進(jìn)展 581
第四節(jié) 石墨烯中的量子霍爾效應(yīng) 584
第五節(jié) 量子自旋霍爾效應(yīng) 588
第六節(jié) 三維拓?fù)浣^緣體和量子反常霍爾效應(yīng) 590
一、三維拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)及初步研究 590
二、量子反常霍爾效應(yīng) 592
三、三維拓?fù)浣^緣體的量子霍爾效應(yīng) 593
第七節(jié) 其他二維體系中的量子霍爾效應(yīng) 594
第八節(jié) 展望 597
第十章 二維原子晶體及范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)構(gòu) 624
第一節(jié) 概括 —— Less is different! 624
第二節(jié) 石墨烯及其他二維原子晶體 626
一、石墨烯的發(fā)現(xiàn) 626
二、石墨烯的能帶結(jié)構(gòu) 628
三、石墨烯的性質(zhì) 629
四、其他二維原子晶體 629
五、范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié) 631
第三節(jié) 范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)的制備 633
一、機(jī)械轉(zhuǎn)移法 633
二、范德瓦耳斯力拾取法 637
三、化學(xué)氣相沉積生長法 639
第四節(jié) 范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)展 640
一、高質(zhì)量二維原子晶體 640
二、石墨烯/hBN/石墨烯中的共振隧穿 643
三、不同二維過渡金屬硫化物范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)構(gòu) 643
四、石墨烯摩爾超晶格 644
五、范德瓦耳斯超導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu) 645
第五節(jié) 展望 646
第十一章 新概念半導(dǎo)體器件 653
第一節(jié) 新型半導(dǎo)體激光光源 653
一、硅拉曼激光器 653
二、量子級聯(lián)激光器 655
第二節(jié) 新概念器件 657
一、利用棘輪效應(yīng)的微波探測器件 657
二、量子超材料 658
三、石墨烯電吸收調(diào)制器 660
四、超導(dǎo)加量子點(diǎn)的混合器件 661
五、量子點(diǎn)糾纏光子對發(fā)射源 662
第三節(jié) 光量子計(jì)算中的關(guān)鍵器件 663
一、基于M-Z量子干涉儀的非線性光量子CNOT方案 663
二、線性光量子CNOT方案 665
三、光量子計(jì)算中的量子器件 666
第四節(jié) 展望 676
第十二章 新測量技術(shù) 682
第一節(jié) 近場掃描光學(xué)顯微鏡 682
一、NSOM系統(tǒng)的構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù) 683
二、開爾文探針掃描顯微鏡 685
三、NSOM技術(shù)的*近進(jìn)展 689
第二節(jié) 時(shí)間分辨的光學(xué)掃描顯微技術(shù) 691
第三節(jié) 掃描隧穿顯微鏡和與激光結(jié)合的掃描隧穿顯微鏡測量技術(shù) 694
一、掃描隧穿顯微鏡 694
二、與激光結(jié)合的STM測量技術(shù) 696
第四節(jié) 量子斷層測量技術(shù) 699
第五節(jié) 展望 704
關(guān)鍵詞索引 710
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