中國電子信息工程科技發(fā)展研究 后摩爾時(shí)代微納新器件電磁場專題
定 價(jià)：109 元
叢書名：新一代信息工程科技新質(zhì)生產(chǎn)力技術(shù)系列
- 作者：中國信息與電子工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究中心
- 出版時(shí)間：2025/7/1
- ISBN：9787030828170
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：G203,O441
- 頁碼：324
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：A5
電磁場是現(xiàn)代電子信息技術(shù)發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)。后摩爾時(shí)代納米尺度光電信息器件受尺度效應(yīng)和量子效應(yīng)的顯著影響，導(dǎo)致經(jīng)典電磁場難以精確預(yù)測其電學(xué)特性。本書針對(duì)這一核心問題，從納米尺度電磁理論出發(fā)，闡述了電磁場量子化理論、計(jì)算電磁學(xué)、材料學(xué)，以及其在納米尺度光電子器件的應(yīng)用，為后摩爾時(shí)代納米尺度光電子器件及系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)提供非經(jīng)典的微觀電磁場理論實(shí)用框架。本書系統(tǒng)回答了長期困擾科學(xué)家和工程師的經(jīng)典麥克斯韋方程在何種尺度和狀態(tài)下可精確表述的問題，特別為后摩爾時(shí)代新微納器件進(jìn)入納米及幾個(gè)原子層級(jí)，需融合量子動(dòng)力學(xué)、新材料模型、非線性模型以及微觀至宏觀跨尺度混合模型的泛麥克斯韋方程提供參考。
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1989.01-1992.01 英國謝菲爾德荷蘭大學(xué)電子信息工程, 獲博士學(xué)位
1983.09-1986.05 西安交通大學(xué)電氣工程, 獲碩士學(xué)位
1979.09-1983.07 河北工業(yè)大學(xué)電氣工程,獲學(xué)士學(xué)位2022年8月至今，浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)求是講席教授，信息學(xué)部副主任
2016年4月-2022年7月，浙江大學(xué)-伊利諾伊大學(xué)聯(lián)合學(xué)院首任院長
2016年至今，伊利諾伊大學(xué)厄巴鈉香檳校區(qū)電氣與計(jì)算機(jī)工程兼職教授
2014年-2016年，浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)特聘教授
2000年1月-2013年12月，新加坡國家科學(xué)研究院首席科學(xué)家/新加坡國立大學(xué)教授/電子信息發(fā)表國際頂級(jí)SCI 期刊論文430篇，專著4部。
1) D. Li,Y.L.Wu，E.-P.Li et al., "Implementation of 3-D Bandstop Frequency-Selective Structures With Ultralarge Angular Stability Utilizing Narrow L-Shaped Strip Lines," in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 72, no. 4, pp. 2298-2309, April 2024, doi: 10.1109/TMTT.2023.3308168
2) J. Zhou, L. Zhang, H. Ma, D. Li, Z. Chen and E. -P. Li, "A Novel Four-Port Symmetric Probe Calibration Method for On-Wafer S-Parameter Measurement," in IEEE Transactions on Microwave2020年至今，浙江大學(xué)國際聯(lián)合學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任
2020年至今，浙江大學(xué)-伊利諾伊大學(xué)厄巴鈉香檳校區(qū)（UIUC） 國際聯(lián)合研究中心主任
2020-2022，浙江大學(xué)-伊利諾伊大學(xué)厄巴鈉香檳校區(qū)管理委員會(huì)-理事
2010-2013，新加坡-中國科學(xué)技術(shù)交流促進(jìn)學(xué)會(huì)創(chuàng)辦秘書長
2014-2016，新加坡-中國科學(xué)技術(shù)交流促進(jìn)學(xué)會(huì)常務(wù)副會(huì)長
2024年至今， 國際IEEE 電磁兼容學(xué)會(huì)理事
目錄
《中國電子信息工程科技發(fā)展研究》編寫說明
前言
第1章 微納尺度電磁場理論 1
1.1 國內(nèi)外研究進(jìn)展 2
1.2 電磁場與微觀粒子相互作用機(jī)理 7
1.2.1 電磁場與微觀粒子的基本概念 7
1.2.2 電磁場對(duì)微觀粒子的作用 8
1.2.3 微觀粒子對(duì)電磁場的影響 10
1.2.4 相互作用的理論基礎(chǔ) 12
1.2.5 應(yīng)用與影響 15
1.3 Maxwell-Schr？dinger耦合方程 15
1.3.1 Maxwell方程與量子電動(dòng)力學(xué) 16
1.3.2 Schr？dinger方程 17
1.3.3 耦合過程 19
1.3.4 應(yīng)用 21
1.4 外加電磁場下的光學(xué)布洛赫方程 24
1.4.1 量子力學(xué)基礎(chǔ)與光學(xué)布洛赫方程的背景 25
1.4.2 外加電磁場對(duì)光學(xué)布洛赫方程的影響 27
1.4.3 光學(xué)布洛赫方程的物理意義與應(yīng)用 28
1.5 微觀物質(zhì)的波動(dòng)效應(yīng) 29
1.5.1 微觀物質(zhì)波動(dòng)的基礎(chǔ)理論 30
1.5.2 波動(dòng)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與觀察 31
1.5.3 微觀物質(zhì)波動(dòng)效應(yīng)在現(xiàn)代物理中的應(yīng)用 32
1.6 本章小結(jié) 34
參考文獻(xiàn) 35
第2章 微納尺度的量子電磁場理論 39
2.1 電磁場的量子化表達(dá)及物理意義 40
2.2 麥克斯韋方程的電磁能量描述 41
2.2.1 電磁勢的引入 42
2.2.2 矢量磁位與橫向電場 43
2.2.3 哈密頓量與哈密頓方程 45
2.3 電磁場能量的模式分解 46
2.4 基于模式分解的電磁量子化方法 48
2.4.1 經(jīng)典諧振子的量子化及對(duì)易關(guān)系 48
2.4.2 產(chǎn)生與湮滅算符 50
2.4.3 電磁場的量子化形式及物理意義 50
2.5 微擾影響下的電磁量子化方法 52
2.6 量子化麥克斯韋方程的實(shí)際應(yīng)用 55
2.7 本章小結(jié) 63
參考文獻(xiàn) 65
第3章 微納尺度器件的電磁場計(jì)算及應(yīng)用 68
3.1 FEM算法與先進(jìn)計(jì)算電磁學(xué)內(nèi)涵初探 70
3.1.1 電磁仿真助力微納尺度新型器件設(shè)計(jì) 70
3.1.2 計(jì)算電磁學(xué)的經(jīng)典算法——有限元算法 70
3.1.3 計(jì)算電磁學(xué)的創(chuàng)新算法——統(tǒng)一間斷有限元法 71
3.1.4 先進(jìn)計(jì)算電磁學(xué)的發(fā)展趨勢——先進(jìn)算法初探 73
3.2 材料-器件-電路-系統(tǒng)跨尺度計(jì)算 77
3.2.1 材料-器件-電路-系統(tǒng)跨尺度計(jì)算的背景與意義 77
3.2.2 材料-器件-電路-系統(tǒng)跨尺度計(jì)算的挑戰(zhàn) 78
3.2.3 材料-器件-電路-系統(tǒng)跨尺度計(jì)算的理論與方法 79
3.3 電、磁、熱、力、載流子、量子修正多場耦合模擬 85
3.3.1 多物理場耦合的基本概念 85
3.3.2 多物理場耦合的數(shù)值模擬方法 86
3.3.3 多物理場耦合數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀 87
3.4 FDTD計(jì)算Maxwell-Schr？dinger耦合方程 88
3.4.1 理論基礎(chǔ) 89
3.4.2 數(shù)值求解策略 91
3.5 微納尺度器件中不確定性量化方法 100
3.5.1 微納尺度器件中高維不確定性 100
3.5.2 不確定性量化的發(fā)展歷程 102
3.5.3 現(xiàn)有不確定性量化算法 104
3.5.4 微納尺度器件中不確定性量化應(yīng)用 108
3.6 AI增量賦能器件設(shè)計(jì) 109
3.6.1 AI發(fā)展的飛速進(jìn)程與其在微納光電器件設(shè)計(jì)中的
關(guān)鍵角色 111
3.6.2 快速仿真：AI 賦能微納光電器件設(shè)計(jì)的核心引擎 115
3.6.3 機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)與模型降階的關(guān)鍵路徑 117
3.7 本章小結(jié) 121
參考文獻(xiàn) 122
第4章 納米尺度微觀電磁場理論 127
4.1 微觀電磁學(xué)量子建模及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 129
4.1.1 電磁學(xué)量子修正總體思路 129
4.1.2 量子電荷轉(zhuǎn)移等離激元的經(jīng)典電磁特性分析 130
4.1.3 量子修正建模 132
4.1.4 空間電荷量子修正模型 135
4.1.5 介質(zhì)金屬-分子-金屬量子建模 141
4.1.6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 144
4.2 納米尺度電磁學(xué)的通用理論 150
4.2.1 納米尺度電磁學(xué)的通用理論概述 150
4.2.2 模型構(gòu)建 150
4.2.3 實(shí)驗(yàn)測試與仿真對(duì)比 153
4.3 本章小結(jié) 154
參考文獻(xiàn) 155
第5章 后摩爾時(shí)代微納電子器件電磁場 157
5.1 納米電子器件中的量子輸運(yùn) 160
5.1.1 非平衡格林函數(shù)求解方法與定態(tài)量子輸運(yùn) 162
5.1.2 交流小信號(hào)非平衡格林函數(shù)方法 166
5.1.3 基于薛定諤方程修正的漂移擴(kuò)散輸運(yùn)模型 167
5.1.4 量子修正的漂移擴(kuò)散輸運(yùn)模型 170
5.1.5 麥克斯韋方程和含時(shí)量子輸運(yùn)方程概述 173
5.1.6 麥克斯韋方程和含時(shí)量子輸運(yùn)方程的數(shù)值解法 175
5.2 微納芯片電磁問題 179
5.2.1 微納芯片的電磁特性概述 179
5.2.2 類腦計(jì)算芯片的電磁問題 191
5.2.3 類腦計(jì)算芯片的電磁建模與分析方法 196
5.3 芯粒集成電磁仿真設(shè)計(jì) 203
5.3.1 芯粒集成的電磁特性概述 203
5.3.2 芯粒集成中的電磁完整性設(shè)計(jì) 206
5.3.3 芯粒集成中的多物理完整性設(shè)計(jì) 211
5.4 本章小結(jié) 218
參考文獻(xiàn) 219
第6章 微納光電子器件電磁場 225
6.1 納米光子等離激元的量子電磁問題 226
6.1.1 等離激元的基本概念與性質(zhì) 226
6.1.2 量子電磁學(xué)框架下的等離激元相互作用問題 229
6.2 有源表面等離激元光電子器件電磁仿真設(shè)計(jì) 232
6.2.1 基于非彈性量子隧穿的表面等離激元光源 232
6.2.2 基于表面等離激元增強(qiáng)的片上微納探測器 235
6.2.3 基于表面等離激元的高速可調(diào)超構(gòu)表面 239
6.3 無源表面等離激元光電子器件電磁仿真設(shè)計(jì) 243
6.3.1 表面等離激元超構(gòu)表面 243
6.3.2 復(fù)合表面等離激元波導(dǎo)電磁特性 248
6.4 微納光子學(xué)器件電磁仿真設(shè)計(jì) 252
6.4.1 微納光子學(xué)器件概述 252
6.4.2 微納光子學(xué)器件的設(shè)計(jì)和仿真方法 254
6.5 本章小結(jié) 258
參考文獻(xiàn) 260
第7章 微納結(jié)構(gòu)超材料電磁場 263
7.1 信息電磁超材料 265
7.2 數(shù)字電磁超材料 267
7.3 智能電磁超材料 269
7.3.1 帶有傳感器的智能超材料 269
7.3.2 物理AI硬件 271
7.3.3 基于深度學(xué)習(xí)的超材料全息圖 275
7.4 拓?fù)潆姶懦牧?277
7.4.1 QH拓?fù)涑牧?278
7.4.2 QSH拓?fù)涑牧?280
7.4.3 QVH拓?fù)涑牧?281
7.5 量子電磁超材料 284
7.5.1 量子信息處理關(guān)鍵平臺(tái) 284
7.5.2 量子電磁超材料應(yīng)用 290
7.6 本章小結(jié) 299
參考文獻(xiàn) 301
第8章 展望 306
8.1 電磁量子化驅(qū)動(dòng)新器件發(fā)展展望 306
8.2 AI 賦能后摩爾時(shí)代新器件的電磁問題解決方案 307
8.3 智能輔助計(jì)算電磁學(xué)及新應(yīng)用 311
8.4 電磁場在新器件中的應(yīng)用展望 314
參考文獻(xiàn) 319
名詞術(shù)語中英文對(duì)照表 321
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