前言

本教材可用于大学本科电子材料和器件专业的第一门课程。加上书中的附加主题，本书也可以用于电气工程师和材料研究人员的电子材料研究生入门课程。第四版是第三版的广泛修订和扩展版本，该修订与扩展是基于审稿人的意见以及电子与光电子材料过去10年的发展而作出的。第四版有许多新的和扩展的主题，新的例子、图表和思考题； 改进了大部分的图表，以使它们更清晰； 增加了大量新的思考题，并提供了许多解决问题的方法，将这些概念应用到实际中； 修改了超过50%的图表以提高清晰度。此外，在术语表中增加了更多的有实用性的术语。对书中多次提到的布拉格衍射定律，不熟悉的读者可以参阅附录A。

　　第四版是市场上少数几本涵盖了当今科学家和工程师所需的电子材料的书籍之一，我相信这次修订提高了严谨性，同时也没有牺牲师生们喜欢的半定量方法。系统性内容的主要修订可以归纳如下。

　　第1章： 热膨胀； 动力学分子理论； 原子扩散； 分子碰撞与真空沉积； 粒子通量密度； 线缺陷； 面缺陷； 晶体表面； Grüneisen规则。

　　第2章： 电阻率的温度依赖性，应变计，霍尔效应； 离子导电； 漂移迁移率与扩散的爱因斯坦关系式； 交流电导率； 薄膜电阻率； 微电子互连； 电迁移。

　　第3章： 电子波动性； 无限势阱； 有限势阱中的受限电子； 受激发射与光子放大； 氦氖激光器，光纤放大。

　　第4章： 功函数； 光电效应； 二次发射； 电子亲和势与光倍增； 费米狄拉克统计； 金属导电性； 热电与塞贝克系数； 热电偶； 声子浓度随温度的变化。

　　第5章： 简并半导体； 直接和间接复合； 直接和间接带隙半导体的ek图； 肖特基结和耗尽层； 塞贝克效应半导体和电压漂移。

　　第6章： pn结； 直接带隙pn结； 耗尽层电容； 线性渐变结； 超突变结； 发光二极管（LED）； 量子阱高强度LED； 发光二极管材料与结构； LED的特性； LED光谱； 发光二极管的亮度和效率； 多结太阳能电池。

　　第7章： 原子极化率； 界面极化； 气体中的碰撞电离和击穿； 超级电容器。

　　第8章： 各向异性和巨磁电阻； 磁记录材料； 纵磁记录； 磁存储材料； 超导电性。

　　第9章： 硅的折射率和群指数； 介质反射镜； 自由载流子吸收； 液晶显示器。

　　内容组织与特点： 

　　如第三版一样，在准备第四版时，我试图把常规论述以及各种证明保持在半定量的水平，而不关注具体的物理现象。为满足工程认证的要求给出了许多问题。正文中的一些章节有一些附加的主题，这些主题给出了更详细的论述，通常包括量子力学和更多的数学知识。书中尽可能避免交叉引用以免过多的重复，也便于读者根据需要跳过一些章节。本书的这些灵活性使得课程教学更容易。

　　本书具有以下重要的特点。

 对一些原理性的介绍，侧重其物理概念，而少做数学推理。量子力学是本课程的内容，但没有列出其深奥的数学形式。

 书中有大量处理过的实例和解答过的思考题（共227道），其中大部分具有实际意义。学生们可通过实例进行学习。

 即使简单的概念也有例子，以便学习。

 大多数学生希望有清晰的图表来帮助他们可视化解释和理解概念。本书包括565幅插图，这些插图都是精心准备的，以反映概念并有助于文中的解释，也有许多实际设备和科学家与工程师的照片，以增强学习体验。

 每章后面的思考题（共346题）是渐进式的，从容易的概念开始，最终引出更复杂的概念，难点问题用星号（*）标识，许多带图表的实际应用也包含在内。

 每章后面有一个术语表，定义的概念和术语不仅用于正文中，而且应用于思考题中。

 每章的结尾包含一节附加的主题以进一步介绍重要的概念，提出有趣的应用或证明一个定理。这些主题是为那些学有余力的学生准备的，可以作为两学期课程的一部分。

 本书得到了麦格劳希尔的教科书网站的支持，该网站包含了一些如问题解答之类的师生所需资源。

 对于使用第四版作为教材的教师，本书还提供一套PowerPoint演示文稿，该演示文稿包含所有的彩色插图和附加的彩色照片。演示文稿中的基本概念和公式高亮显示。

 针对所有教师提供有定期更新的在线扩展解决方案手册，该手册位于麦格劳希尔网站本教材的位置，该解决方案手册不仅提供了方案的详细解释，而且有彩色图表，以及参考和有用的笔记（也有文中那些“为什么？”思考题的答案）。

致谢

　　感谢我过去和现在的研究生和博士后研究员，他们让我保持警觉，并阅读了本书的各个章节。很幸运有Charbel Tannous（布雷斯特大学）这样的同事和朋友，他提出了许多尖锐的批评和有帮助的建议，特别是在第8章。我多年的好友兼同事Robert Johanson（萨斯喀彻温大学），与我共同教授这门课程，也对第四版提供了一些建议。许多审稿人，在不同的时间，阅读手稿的各个部分，并提供广泛的意见。许多教师也把他们的建议写信给我，我采纳了多数有益的建议。没有一本教材是完美的，我相信下一版将会有更多的建议和修正。我个人要感谢他们宝贵的意见。

　　我想感谢麦格劳希尔教育的Tina Bower（我现在的产品设计师）和Raghu Srinivasan（我以前的全球品牌经理），在本书的写作和制作过程中，他们不断地提供帮助，总是满怀热情、鼓励、宽容，（每次当我错过最后期限时）总能找到解决办法，这是我自1993年和MHE合作以来的真正伟大的经历。感谢Julie De Adder（照片事务），他勤奋地获得了在第四版中没有任何遗漏的第三方照片许可权。本书及其PowerPoint中的照片的版权费（大多数情况下很昂贵的）已经支付给版权所有者，没有版权所有者的许可，这些照片不得复制到其他出版物中。如果你是一名教师，喜欢这本书，并且想看第五版（也许是一个彩色版本），最好的意见和建议不是写信给我，而是直接写给麦格劳希尔教育的电气工程编辑，地址是501 Bell St., Dubuque, IA 52001, USA。

欢迎教师和学生把你们的意见发电子邮件给我，虽然我不能回复每一封邮件，但我确实读了所有的邮件并做了记录，正是这些意见促成了本版内容的重大修订。

Safa Kasap

Saskatoon, March, 2017