普通高等教育“十一五”国家级规划教材：薄膜物理与器件 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

肖定全 等 著

图书标签:

• 薄膜物理
• 薄膜器件
• 物理学
• 材料科学
• 高等教育
• 教材
• 半导体
• 微电子学
• 纳米技术
• 表面物理

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118072389

版次：1

商品编码：10851029

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2011-05-01

用纸：胶版纸

页数：332

正文语种：中文

内容简介

　　 《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：薄膜物理与器件》主要论述了薄膜物理与薄膜器件的基本内容，并概括介绍了在新材料技术领域中有着重要应用的几类主要的薄膜材料。书中比较系统地介绍了薄膜的物理化学制备原理与方法，包括蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜技术等；同时介绍了薄膜的形成，薄膜的结构与缺陷，薄膜的电学性质、力学性质、半导体性质、磁学性质、超导性质等；此外，还扼要介绍了几类重要薄膜材料及其性能，分析归纳了相关研究发展动态。
　　 《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：薄膜物理与器件》可作为材料科学与工程、电子科学与工程、电子材料与元器件、半导体物理与器件、应用物理学等专业的教材或教学参考书，也可供相关科技、企业、公司的管理和技术人员参考。

内页插图

目录

第一章 真空技术基础
1.1 真空基础
1.1.1 真空的定义及其度量单位
1.1.2 真空的分类
1.1.3 气体与蒸气
1.2 稀薄气体的性质
1.2.1 理想气体定律
1.2.2 气体分子的速度分布
1.2.3 平均自由程
1.2.4 碰撞次数与余弦散射定律
1.2.5 真空在薄膜制备中的作用
1.3 真空的获得
1.3.1 气体的流动状态
1.3.2 真空的获得
1.4 真空的测量
1.4.1 热偶真空计和热阻真空计
1.4.2 电离真空计
1.4.3 薄膜真空计
1.4.4 其他类型的真空计
习题与思考题

第二章 薄膜的物理制备工艺学
2.1 薄膜制备方法概述
2.2 真空蒸发镀膜
2.2.1 真空蒸发原理
2.2.2 蒸发源的蒸发特性
2.2.3 蒸发源的加热方式
2.2.4 合金及化合物的蒸发
2.3 溅射镀膜
2.3.1 概述
2.3.2 辉光放电
2.3.3 表征溅射特性的基本参数
2.3.4 溅射过程与溅射镀膜
2.3.5 溅射机理
2.3.6 主要溅射镀膜方式
2.3.7 溅射镀膜的厚度均匀性分析
2.3.8 溅射镀膜与真空蒸发镀膜的比较
2.4 离子束镀膜
2.4.1 离子镀的原理与特点
2.4.2 离子轰击及其在镀膜中的作用
2.4.3 粒子轰击对薄膜生长的影响
2.4.4 离子镀的类型及特点
2.5 分子束外延技术
2.5.1 外延的基本概念
2.5.2 MBE装置及原理
2.5.3 MBE的特点
2.6 脉冲激光沉积技术
2.6.1 脉冲激光沉积技术概述
2.6.2 脉冲激光沉积技术的特点
2.6.3 脉冲激光沉积薄膜技术的改进
2.6.4 脉冲激光沉积薄膜技术的发展
习题与思考题

第三章 薄膜的化学制备工艺学
3.1 概述
3.2 化学气相沉积
3.2.1 化学气相沉积简介
3.2.2 （CVI）的基本原理
3.2.3 CVD法的主要特点
3。2.4 几种主要的（CVD）技术简介
3.3 薄膜的化学溶液制备技术
3.3.1 化学反应镀膜
3.3.2 溶胶－凝胶法（Sol-Gel）法
3.3.3 阳极氧化法
3.3.4 电镀法
3.3.5 喷雾热分解法
3.4 薄膜的软溶液制备技术
3.4.1 软溶液制备技术的基本原理
3.4.2 水热电化学
3.5 超薄有机薄膜的LB制备技术
……
第四章 薄膜制备中的相关技术
第五章 薄膜的形成与生长
第六章 现代薄膜分析方法
第七章 薄膜的物理性质
第八章 几种重要的功能薄材料
第九章 薄膜的应用
主要词汇汉英索引
参考文献

精彩书摘

2.6.3脉冲激光沉积薄膜技术的改进
脉冲激光沉积的薄膜表面存在着大小不一的颗粒，且面积小、均匀性差。而商业应用要求大颗粒少于1个／cm2，这是该技术目前难以商业化的主要原因之一。为了克服这些致命缺点，人们针对成膜机理和实验手段进行了大量的研究和改进，其中实验参数的优化和新型超短皮秒或者飞秒激光器的使用是关键。
实验参数的优化是制备优质膜技术的关键所在。其主要参数如激光波长、激光能量强度、脉冲重复频率、衬底温度、气氛种类、气压大小、离子束辅助电压电流、靶－基距离等的优化配置是制备理想薄膜的前提。另外，靶材和基片晶格是否匹配，基片表面抛光、清洁程度均影响到膜－基结合力的强弱和薄膜表面的光滑度。粒子束放电辅助能够筛分沉积到基片的粒子取向、增加薄膜表面的光滑度；采用合适大小的激光能量强度、靶－基距离、基片旋转法、或能过滤慢速大质量粒子的斩波器等均可起到光滑表面的作用。为了能采用PLD法制备大面积均匀薄膜，KeyiCaiyomh激光圆形扫描和激光复合扫描沉积薄膜方式，使激光束可以按一定的轨迹旋转，旋转的激光束射人真空系统中剥离靶材，其等离子体云再作用到以一定角速度旋转的基片上成膜。经过参数优化，可以得到均匀性优于98％、直径大于50mm的大面积薄膜。
通过计算机仿真方法来优化实验参数也是很有指导意义的，主要的仿真方法有数值分析法和蒙特卡罗模拟方法。其中，蒙特卡罗方法是由Bird在计算单一气体松弛问题时最先采用的。其实质是用适当数目的模拟分子代替大量的真实气体分子，用计算机模拟由于气体分子运动碰撞、运动而引起的动量和能量的输运、交换、产生气动力和气动热的宏观物理过程，从而可以较数值分析方法更真实地仿真实验的真实情况。Itina等把.Birc的思想在脉冲激光沉积薄膜过程模拟方法中进行了一系列比较成功的应用，详细考虑了原子沉积、扩散、成核、生长和扩散原子的再蒸发，及不同背景气体、不同气压对不同质量数的粒子的作用差异，对薄膜沉积速率等做了许多成功的估算。如模拟得出25Pa的压强下质量数小（小于27）的粒子、40Pa压强下质量数较大（如60左右）的粒子沉积均匀性可达到最好。
……

前言/序言

《凝聚态物理前沿探析：从基础理论到尖端应用》 内容概要： 本书旨在为物理学、材料科学、电子工程等相关领域的专业人士、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一个全面而深入的平台，用以探讨凝聚态物理学的核心概念、最新研究进展及其在现代技术中的关键应用。本书聚焦于超越传统固体物理范畴的、更具前瞻性和交叉学科性质的前沿领域，内容组织上力求理论深度与实际应用价值的完美结合。 全书共分为六大部分，涵盖了从微观粒子相互作用的基本框架构建，到宏观尺度上涌现特性的精密调控，再到面向下一代信息技术和能源系统的器件实现。 第一部分：量子多体理论的深化与扩展 本部分致力于夯实读者对描述大量粒子系统行为的量子力学框架的理解，并将其推向现代研究的前沿。 1. 格林函数方法在新兴体系中的应用： 详细阐述了费曼图技术在处理强关联系统，特别是高温超导和拓扑材料中的局域涨落和多体激发方面的最新发展。讨论了非平衡态格林函数在描述快速瞬态过程中的优势与挑战。 2. 密度泛函理论（DFT）的局限性与修正： 深入剖析了标准交换关联泛函在描述范德华力、电子结构中带隙误差以及强关联体系（如过渡金属氧化物）时的不足。重点介绍并详细推导了从头算层面的现代修正方法，如后DFT方法（DFT+U、HSE混合泛函）以及量子蒙特卡洛（QMC）方法在提高计算精度方面的进展。 3. 有效场论与低维物理： 从统计物理的角度，探讨了如何利用有效拉格朗日量来描述复杂系统中涌现的集体激发模式，如斯平态（Spin Liquids）和准粒子激发。特别关注了如何将量子场论工具应用于二维材料的界面物理研究。 第二部分：拓扑物质态的几何与物理内涵 本部分是当前凝聚态物理研究的热点之一，重点阐释了拓扑不变量在物质分类和物性预测中的核心作用。 1. 拓扑绝缘体与拓扑半金属的能带拓扑： 系统梳理了拓扑不变量（如Chern数、Z2不变量）的数学定义及其物理意义。详细分析了二维/三维时间反演对称拓扑绝缘体和Weyl/Dirac半金属的能带结构特征，以及它们在界面上必然出现的拓扑边界态（如表面态和边缘态）。 2. 非阿贝尔任意子与拓扑量子计算： 介绍了如何通过工程化材料结构（如超导/拓扑异质结）来诱导和探测非阿贝尔任意子。讨论了这些准粒子在实现容错量子计算中的潜力，并评估了当前实验探测的难度与进展。 3. 拓扑材料的输运性质： 重点分析了拓扑材料中独特的输运现象，如反常霍尔效应、电荷泵浦效应以及在磁场作用下边缘态的量子化电导。 第三部分：强关联电子系统的非传统行为 强关联电子系统是理解许多功能性材料（如铁电体、磁性材料）电子行为的关键，本部分着重探讨突破传统能带理论描述的现象。 1. 莫特绝缘体与电荷密度波（CDW）： 从电子-电子相互作用的角度，解释了莫特转变的物理机制。深入探讨了伴随CDW形成的结构畸变与电子能带结构重构之间的反馈机制。 2. 高温超导体的微观机理探索： 概述了铜氧化物和铁基超导体中配对机制的研究现状。侧重于阐述电子关联、磁激发（旋波）与超导电性的内在联系，并讨论了非传统的配对对称性。 3. 拓扑超导与Majorana费米子： 结合第一部分关于拓扑态的讨论，研究了超导序与拓扑保护如何结合，并探讨了寻找和利用Majorana零能模的实验策略。 第四部分：低维与界面物理的维度工程 本部分关注材料维度降低到原子尺度（零维、一维、二维）时，物性发生的根本性改变。 1. 二维材料的范畴与特性： 全面介绍石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）、六方氮化硼等代表性二维材料的制备方法（CVD、剥离法）及其独特的电子、光学和力学性能。 2. 异质结的构建与能带对齐： 重点讲解了通过“魔角堆叠”等方式构建的扭曲异质结（Twisted Bilayer Materials）中，如何通过调节扭转角来打开或关闭电子间的相互作用，从而调控出新的电子态（如平带）。 3. 量子点与量子阱的光电特性： 从量子限制效应出发，解释了如何通过尺寸效应精确调控半导体纳米结构的能级结构，及其在高效发光器件中的应用潜力。 第五部分：介观物理与量子输运 本部分探讨电子在纳米尺度器件中的输运行为，强调量子干涉和涨落效应的重要性。 1. 朗道尔公式与电导的量子化： 详细推导了单通道和多通道量子点接触的电导量子化现象，并引入了传输矩阵理论来描述电子的透射和反射。 2. 退相干与耗散系统： 探讨了电子在与声子、缺陷等环境发生相互作用时如何丢失量子相干性。引入了开放系统的理论框架（如Lindblad方程），用于描述热浴对量子输运的影响。 3. 自旋电子学基础： 介绍自旋轨道耦合（SOC）在非磁性材料中产生自旋电流的方法（如自旋霍尔效应、Rashba效应）。分析了自旋泵浦和自旋转移矩（STT）在磁性随机存取存储器（MRAM）中的应用原理。 第六部分：前沿器件概念与集成化挑战 本部分将前述理论与实际工程需求相结合，展望下一代信息和能源器件的物理基础。 1. 新型光电器件的物理机制： 探讨了钙钛矿材料在高效光伏电池中的载流子动力学，以及如何通过界面工程来抑制非辐射复合。讨论了基于量子点和二维材料的电致发光器件（LEDs）的效率瓶颈。 2. 信息处理的新范式： 分析了自旋电子学（Spintronics）和类脑计算（Neuromorphic Computing）中，利用磁性隧道结（MTJs）或铁电材料模拟神经突触和神经元的可行性，及其对功耗的潜在优化。 3. 热电转换与能量收集： 从能带结构和电子散射机制的角度，讨论了如何通过材料设计（如引入缺陷或声子玻璃行为）来同时优化塞贝克系数、电导率和热导率，以提升热电优值（ZT）。 本书的特点在于，它不仅仅是经典固体物理的简单复述，而是立足于量子多体理论的严谨性，穿插第一性原理计算的工具性介绍，最终落脚于面向未来技术的物理现象的深刻理解。全书结构逻辑清晰，理论推导详实，旨在培养读者独立分析和解决复杂凝聚态物理问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就很高大上，普通高等教育“十一五”国家级规划教材，这本身就代表了它的权威性和系统性。拿到手后，我迫不及待地翻开，但首先映入眼帘的并不是密密麻麻的公式或者晦涩难懂的理论，而是精美的排版和清晰的章节划分。每一章的开头都有一个简短的引言，大致勾勒出本章将要讲解的内容，这对于初学者来说简直是福音，能够提前建立一个整体的认知框架，避免一头雾水。而且，我发现这本书在公式推导的部分，并没有直接给出最终结果，而是层层递进，一步步地展示了推导过程，这让我能够更好地理解每一个环节的逻辑，甚至可以尝试自己动手去复现，加深理解。更让我惊喜的是，书中穿插了大量的插图和示意图，这些图都画得非常形象生动，将抽象的物理概念具象化，比如在讲解薄膜生长机制的时候，那些描述原子沉积过程的示意图，简直就像一部微观世界的动画片，让我瞬间豁然开朗，感觉那些原本只存在于理论中的现象，突然变得触手可及。这种将理论与可视化结合的方式，极大地提升了我的阅读体验，也让我更加期待接下来在器件应用部分能够有哪些精彩的讲解。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我购买这本书的初衷，是希望能对目前热门的物联网传感器领域有所了解，而这本书的“器件”部分恰好契合了我的需求。拿到书后，我发现它的内容远远超出了我的预期。在器件应用这一块，作者并非仅仅停留在理论层面，而是深入剖析了不同薄膜器件在实际应用中所面临的挑战，以及如何通过材料设计和工艺优化来解决这些问题。例如，在讨论触控屏的薄膜电容传感器时，书中详细阐述了氧化铟锡（ITO）的优缺点，以及为了克服其脆性而开发的替代材料，如氧化锌、石墨烯等，并对这些新材料的性能进行了对比分析。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我对薄膜器件的研发过程有了更深刻的认识。此外，书中在介绍一些高性能薄膜器件时，还融入了一些前沿的研究动态和发展趋势，这让我能够站在巨人的肩膀上，对未来的发展方向有一个大致的把握。这本书的价值，不仅仅在于它所传授的知识，更在于它所激发的思考和探索的动力。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我拿到这本书的时候，有些担心它会过于理论化，毕竟是“国家级规划教材”，总觉得会少了一些趣味性。然而，事实证明我的顾虑是多余的。这本书在讲解基础物理原理的时候，并没有枯燥乏味地堆砌公式，而是巧妙地将其融入到对实际物理现象的解释中。例如，在讲解薄膜中的光学性质时，作者并没有上来就讲复杂的菲涅尔方程，而是先从光的干涉和衍射讲起，然后逐步引申到薄膜的反射率、透射率等概念，并用生活中常见的例子来类比，比如肥皂泡的彩色现象。这种由浅入深的讲解方式，让我这个非物理专业背景的读者也能轻松理解。更重要的是，书中在介绍一些前沿的研究成果时，也力求通俗易懂，并不会回避技术细节，而是用清晰的语言和逻辑来阐述。我尤其喜欢书中的一些案例分析，比如某个特定类型的薄膜器件是如何被设计和制造出来的，遇到的困难是什么，又是如何被克服的，这些故事性的叙述，让我觉得这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师在和我分享他的知识和智慧，让我对未来的学习和研究充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于我来说，就像是在一个迷宫中找到了一张清晰的地图。之前我对薄膜物理这个领域，一直感觉是零散的知识点，不成体系。但自从有了这本书，我发现很多之前困惑的问题都迎刃而解了。它不仅系统地梳理了薄膜物理的基本概念和理论框架，更重要的是，它将这些理论与实际的器件应用紧密地联系起来。我尤其关注的是书中关于不同类型薄膜器件性能的分析部分。作者非常细致地讲解了诸如电阻率、介电常数、载流子迁移率等关键参数是如何影响器件的响应速度、功耗、稳定性等重要指标的。而且，在分析过程中，还常常会对比不同材料、不同结构薄膜器件的优缺点，这为我评估和选择合适的材料体系来设计新的器件提供了非常有价值的指导。这本书的语言风格也很接地气，虽然是专业教材，但并没有刻意使用晦涩的术语，而是尽量用清晰、准确的语言来表达复杂的概念，这一点对于我这样需要快速掌握知识的学习者来说，真的非常重要。

评分☆☆☆☆☆

我一直对半导体器件的微观世界充满好奇，但苦于基础知识的匮乏，总觉得隔着一层厚厚的窗户纸。这本书的到来，仿佛为我推开了一扇门。在阅读的过程中，我注意到作者在介绍材料特性时，不仅仅是罗列出一堆数据，而是会深入浅出地解释这些特性是如何影响薄膜的性能，以及它们在实际器件中扮演的角色。比如，在讲到表面形貌对器件电学特性的影响时，书中详细阐述了缺陷密度、晶界等微观结构特征是如何影响载流子传输的，并且还列举了一些具体的例子，说明如何通过控制薄膜的生长工艺来优化这些结构。这一点尤其令我印象深刻，它让我明白，从事科学研究不仅仅是理解理论，更重要的是如何将理论应用于实践，解决实际问题。此外，这本书在对各种薄膜制备技术的介绍上，也非常详尽。从真空蒸镀、溅射到化学气相沉积，几乎涵盖了主流的制备方法，并且对每种方法的原理、优缺点以及适用范围都做了清晰的阐述，这为我将来在实验操作中选择合适的制备技术提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

the size of the crystallites and control of unintentional doping from

评分☆☆☆☆☆

the size of the crystallites and control of unintentional doping from

评分☆☆☆☆☆

the growth of the second or third layers at the edges of the terraces

评分☆☆☆☆☆

seems to be an insurmountable problem, the other issues that

评分☆☆☆☆☆

Apart from the high temperature required for growth, which currently

评分☆☆☆☆☆

seems to be an insurmountable problem, the other issues that

评分☆☆☆☆☆

seems to be an insurmountable problem, the other issues that

评分☆☆☆☆☆

(which also strongly contribute to carrier scattering), an increase in

评分☆☆☆☆☆

the substrate and buffer layers.Apart from the high temperature required for growth, which currently