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《半导体物理学》译者的话 精选

已有 5027 次阅读 2022-8-17 21:39 |个人分类:闲来读书|系统分类:科普集锦


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《半导体物理学》译者的话

 

 20世纪初的发展的量子力学和相对论改变了我们对世界的认识,而20世纪中期开始迅猛发展的半导体科技是我们改造世界的利器,半导体电路在每个家庭里都是司空见惯,半导体改变了我们工作、交流、娱乐和思考的方式。半导体物理学是半导体科技的基础,是量子理论在固体材料中的应用,半导体科技的未来发展也离不开量子理论和半导体物理学的进步。可是大家对半导体的了解还不太多,现在的一些教材也不太能够跟上时代的步伐。

 

这是我翻译的第三本关于半导体的书。

第一本是M.I.迪阿科诺夫编著的《半导体中的自旋物理学》,科学出版社2010年出版。这本书介绍了半导体自旋物理学的前沿进展,适合这个半导体科学专门领域的研究生和研究人员使用。

第二本书是约翰·奥顿著的《半导体的故事》,中国科学技术大学出版社2014年出版。这是关于半导体科学技术发展的高级科普图书,重点描述了许多半导体器件的诞生和发展过程,注重科学概念、技术细节和历史沿革,面向的是对半导体科学技术感兴趣的读者。

现在这本《半导体物理学》介于前两者之间,第1章《简介》大致对应于《半导体的故事》,第17章《磁性半导体》大致对应于《半导体中的自旋物理学》,基础知识部分当然也与二者有一些交集。总的来说,它的广度远远超出,而深度略有不及,符合它自己的定位:既不是偏重于历史发展的科普,也不是偏重于前沿进展的综述,而是着重于半导体物理学基础和应用的通论,包括纳米物理学及其应用。

这本书介绍半导体物理和半导体器件,包括固体物理、半导体物理、各种半导体器件的概念及其在电子学和光子学中的现代应用。《半导体物理学》包括三大部分的内容:半导体物理学的基础知识(第一部分,第1-10章)、专题(第二部分,第11-20章)和半导体的应用和器件(第三部分,第21-24章)。

这本书的原著在2006年出版,在2010年、2016年和2021年都做了增补和修订,现在已经是第4版了,可以说是紧跟时代的步伐。这本书内容丰富(除了24章正文以外,还有11个附录),图文并茂(大约有1000张图片和表格),参考资料丰富(大约2200篇参考文献),经过多年教学实践的检验,是一本优秀的教科书,适合研究生和高年级本科生使用,也可以作为半导体科技人员的参考书。这本书唯一遗憾的是没有习题,但是,专业学习是为了将来解决科研和生产过程中具体问题,而不是为了做题和考试,所以也是可以理解的吧。

 

2009年,我开始在中国科学院大学研究生院(当时的名称还是中国科学院研究生院)讲授《半导体量子电子器件物理》。现在已经讲过13遍了。

1998年,为了帮助研究生了解新型半导体器件的工作原理,应中国科学院研究生院的邀请,半导体研究所开设了一门课程《半导体量子器件物理》,由余金中、王良臣和李国华老师共同讲授,他们各自选择、整理、编写并讲授相对独立又互相联系的的教学内容。自2005年起,这门课程分为两门课程,即《半导体量子光电子器件物理》和《半导体量子电子器件物理》。《半导体量子光电子器件物理》偏重于介绍与光学有关(主要是激光器、发光二极管和光电探测器件等)的半导体量子电子器件的工作原理、结构与特性,由余金中老师讲授。《半导体量子电子器件物理》主要介绍与电学有关的半导体量子电子器件的工作原理、结构与特性,由王良臣老师和李国华老师讲授。

《半导体量子电子器件物理》这门课程又分为两部分:第一部分介绍的是目前已经比较成熟的半导体量子器件,包括高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT),同时结合器件的制作介绍了制备半导体器件的典型工艺流程,由王良臣老师讲授。2009年,王良臣老师退休了,杨富华老师开始讲授这部分内容。

第二部分介绍的是仍然处在原型器件研究阶段的量子电子器件如共振隧穿器件、量子干涉器件、单电子器件等,由李国华老师讲授。2007年,李国华老师退休了,2008年的课程由孙宝权老师讲授了一遍。孙老师因故不能长期承担教学任务,自2009年起,我负责讲授这部分内容。我根据李国华老师的讲义,重新编写了教学提纲和授课内容,并添加了一些前沿进展介绍,主要是半导体自旋电子学方面的进展(当时我正在翻译《半导体中的自旋物理学》)。2013年,我又重新修订了一遍,在课程中增加了一些历史知识(当时我正在翻译《半导体的故事》)。但是我仍然希望进一步改进授课的内容。

大概是2017年吧,我在书店碰到了现在这本书,世界图书出版公司的影印版《半导体物理学(第2版)》(整本书只有出版公司和书名是中文),买回来认真读了一遍,觉得很不错,考虑把它融入到我的课程里。后来又见到了这本书的第三版(这是在中国科学院工作的一个好处),发现新版增补了很多内容。2018年,我翻译了这本书的目录,对全书的框架有了更明确的认识;2019年,我翻译了这本书所有图片的说明文字,对全书有了更深刻的认识;2020年遇到了新冠疫情,所有的授课通过网络进行,意外地解除了我每次上课都要在路上来回四五个小时的奔波之苦,我利用这个机会翻译了全书的其他部分。然后我开始联系出版事宜,中国科学技术大学出版社表示感兴趣。肖向兵编辑的感觉很敏锐,他从斯普林格公司(Springer)公司那里了解到这本书将要出第4版,就安排先按照第3版的译文排版,等第4版出来以后再增补新的译文。2021年新版出来以后,我也拿到了出版社排好的中译本清样,对照着把修改和增补的内容添加进去,同时也相当于做了一次校对。现在,这本书终于要和读者见面了。

由于本人的精力和能力所限,翻译难免有些疏漏之处,请读者谅解。如果您发现有翻译不当之处,请多加指正。来信请寄 jiyang@semi.ac.cn   

2014年,我为《半导体的故事》写了“译者的话”,其中介绍一些与半导体物理和器件有关的中文书籍(包括外文教材的中译本),现在转录在这里,希望能够对读者有些帮助固体物理学方面主要是黄昆的《固体物理学》和基泰尔的《固体物理导论》,内容更深的是冯端和金国钧的《凝聚态物理学》。我国第一本半导体教科书是黄昆和谢希德的《半导体物理学》(科学出版社,1958年)。国内采用最多的教材可能是刘恩科的《半导体物理学》(主要面向工科特别是电子科学和技术类的学生)和叶良修的《半导体物理学》(主要面向理科特别是物理系的学生)。国际上的标准教材当然是施敏(S. M.  Sze)的《半导体器件物理》、《半导体器件物理和工艺》以及《现代半导体器件物理》,国内都已经有了译本。近年还翻译引进了一些国外教材,例如《半导体材料物理基础》、《芯片制造:半导体工艺制程实用教程》和《半导体物理与器件》。科学出版社从2005年起开始出版《半导体科学与技术丛书》,现在已经有20多本,从各个方面介绍半导体科技的前沿发展。

 

感谢格伦德曼教授耐心回答我在翻译中遇到的问题。感谢半导体超晶格国家重点实验室和中国科学院半导体研究所对我工作的长期支持,感谢中国科学院大学材料和光电学院以及物理学院对我教学工作的支持。感谢很多老师、朋友、同事和学生们对我的支持和帮助。

感谢全家人特别是妻女多年来的鼓励、支持和帮助。

 

2021126

中国科学院半导体研究所

中国科学院大学材料科学和光电技术学院



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