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量子输运:从原子到晶体管电子书

《量子输运:从原子到晶体管》是凝聚态物理与半导体器件领域的经典著作,推动了半导体器件仿真领域的发展,促了纳米科技的步,对于培养新一代科研人才具有重要意义。同时,它为发高性能、低功耗的下一代电子器件提供了关键技术支持,有助于加速技术创新和产业升级。无论是对于高等院校的学生还是从事相关领域的研究人员,本书都是一本不可或缺的专业参考书。

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作       者:(美)苏普里约·达塔(Supriyo Datta)

出  版  社:机械工业出版社

出版时间:2026-05-15

字       数:17.4万

所属分类: 科技 > 工业技术 > 航空/电子

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《量子输运:从原子到晶体管》是凝聚态物理与半导体器件领域的经典著作,系统阐述了量子输运的核心理论与实践应用,构建了从原子尺度到纳米晶体管的完整知识体系。全书以非平衡格林函数(NEGF)方法为核心,从薛定谔方程、自洽场理论、基函数与能带结构等基础概念出发,逐步深子带、量子电容、能级展宽、相干/非相干输运等关键主题,最终落脚于量子输运方程与欧姆定律的物理本质,完整覆盖量子输运的理论框架、数值方法与工程应用。 本书兼顾理论深度与实操性,既解析了量子力学、非平衡统计力学的核心原理,又提供了大量MATLAB数值算例、清晰的公式推导与习题,同时融氢原子、石墨烯、碳纳米管、半导体量子阱等典型体系的案例分析,帮助读者从微观视角理解电流流动机制,掌握纳米尺度器件的量子输运建模方法。<br/>【推荐语】<br/>《量子输运:从原子到晶体管》是凝聚态物理与半导体器件领域的经典著作,推动了半导体器件仿真领域的发展,促了纳米科技的步,对于培养新一代科研人才具有重要意义。同时,它为发高性能、低功耗的下一代电子器件提供了关键技术支持,有助于加速技术创新和产业升级。无论是对于高等院校的学生还是从事相关领域的研究人员,本书都是一本不可或缺的专业参考书。<br/>【作者】<br/>苏普里约·达塔(Supriyo Datta),普渡大学电气与计算机工程学院托马斯·邓肯杰出教授,同时担任美国国家航空航天局纳电子与计算研究所所长,IEEE、美国物理学会(APS)及英国物理学会(IOP)会士。曾荣获电子与电气工程师协会(IEEE)克莱多·布鲁内蒂奖,以及美国工程教育学会(ASEE)特曼奖,还著有Electronic Transportin Mesoscopic Systems等三部作品。?  ? 曾琅,博士,毕业于北京大学,现为北京航空航天大学教授、博士生导师,获北京大学优秀博士后称号,IEEE高级会士,研究方向为半导体器件和自旋电子器件的建模与仿真及新型计算。<br/>
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译者序

前言

致谢

符号说明

第1章 绪论:从原子级视角理解电阻

1.1 能带图

1.2 电子为什么会运动

1.3 量子电导

1.4 电势分布

1.5 库仑阻塞

1.6 通向欧姆定律

习题

第2章 薛定谔方程

2.1 氢原子模型

2.2 有限差分方法

2.3 典型示例

2.3.1 箱中的粒子

2.3.2 三维箱中的粒子

习题

第3章 自洽场

3.1 自洽场处理流程

3.2 与多电子模型的关系

3.3 化学键

3.3.1 价电子

3.3.2 离子键

3.3.3 共价键

3.4 延伸阅读:多电子模型

习题

第4章 基函数

4.1 作为计算工具的基函数

4.2 作为建模(概念)工具的基函数

4.3 平衡态密度矩阵

4.4 延伸阅读

4.4.1 密度矩阵

4.4.2 微扰理论

习题

第5章 能带结构

5.1 玩具(简单)模型

5.2 通用能带模型

5.3 常见半导体的能带模型

5.4 自旋轨道耦合作用

5.5 延伸阅读:狄拉克方程

习题

第6章 子带

6.1 量子阱、量子线、量子点与纳米管

6.2 态密度

6.3 量子线的最小电阻

6.4 子带电子的速度

习题

第7章 电容

7.1 模型哈密顿量

7.2 电子密度与密度矩阵

7.3 量子电容与静电电容

7.4 延伸阅读:多能带有效质量哈密顿量

习题

第8章 能级展宽

8.1 开放系统

8.2 局域态密度

8.3 载流子寿命

8.4 什么是接触(电子库)

习题

第9章 相干输运

9.1 概述

9.2 密度矩阵

9.3 流入与流出

9.4 传输系数

9.5 典型示例

9.5.1 解析示例

9.5.2 数值示例

习题

第10章 非相干输运

10.1 原子为什么会发光

10.2 典型示例

10.2.1 原子能级跃迁

10.2.2 半导体的带间跃迁

10.2.3 半导体的带内跃迁

10.3 流入与流出

10.4 延伸阅读:声子

习题

第11章 从原子到晶体管

11.1 量子输运方程

11.2 欧姆定律的物理本质

11.2.1 经典输运

11.2.2 单子带相干输运

11.2.3 多子带相干输运

11.2.4 相位破坏的量子输运

11.3 热量耗散在哪里

11.4 电压降落在哪里

习题

第12章 结语

附录 高等理论

A.1 关联函数

A.2 非平衡密度矩阵

A.3 流入与流出

A.4 非弹性散射

A.5 库仑阻塞与近藤共振

扩展阅读

参考文献

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