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姜辛 等 著

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• 透明导电氧化物
• TCO
• 薄膜
• 材料科学
• 物理
• 化学
• 电子器件
• 光学性质
• 制备技术
• 应用研究

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040250596

版次：1

商品编码：10000271

包装：精装

丛书名： 当代科学前沿论丛

开本：16开

出版时间：2008-10-01

用纸：胶版纸

页数：328

正文语种：中文

编辑推荐

　　《透明导电氧化物薄膜》全书共七章，包括了透明导电氧化物薄膜的基本特征、沉积制备、性能分析检测、微细结构、电学性能、光学性能及应用等内容。书中不仅包含作者近年来在国内外的最新研究成果，还概括了国内外很多学者在透明导电氧化物薄膜研究上的主要成就，是本比较系统全面的透明导电氧化物薄膜论著。

内容简介

　　本书主要论述透明导电薄膜的性能与技术，比较系统全面地介绍了透明导电氧化物薄膜的结构、性能、制备、表征与应用，反映了当前透明导电氧化物薄膜性能与技术研究、发展的前沿信息。全书共七章，包括了透明导电氧化物薄膜的基本特征、沉积制备、性能分析检测、微细结构、电学性能、光学性能及应用等内容。书中不仅包含作者近年来在国内外的最新研究成果，还概括了国内外很多学者在透明导电氧化物薄膜研究上的主要成就，是本比较系统全面的透明导电氧化物薄膜论著。

作者简介

　　姜辛，德国夫琅和费薄膜与表面工程研究所高级研究员，材料学专家。
　　1983年毕业于吉林大学物理系，获学士学位；1992年在世界上首先获得金刚石在Si上的异质外延生长，该方法在全世界被广泛采用来制备高质量金刚石膜。在15年的科学研究中，在薄膜技术领域，尤其在金刚石外延领域多年处于世界领先地位，成为世界著名学者之一，其发表文章100余篇，引用总次数1000余次，国际特邀报告10余次。作为华人，首次在德国获得教授资格及第二学位（Dr.rer.nat.habil.），并在布伦瑞克大学任教授。目前主要从事薄膜太阳能电池，外延膜的生长，纳米复合梯度膜的制备，纳米材料等方面的研究。2002年同时受到德国Clausthal技术大学及济根大学终身教授聘请。

内页插图

目录

第一章 透明导电薄膜概述
1.1 概述
1.2 透明导电薄膜的分类
1.3 透明导电薄膜的基本特性
1.3.1 透明导电金属薄膜
1.3.2 透明导电氧化物薄膜
1.4 透明导电氧化物薄膜的研究现状
1.4.1 SnO2薄膜及其掺杂体系
1.4.2 Cd2SnO4薄膜体系
1.4.3 In2O3薄膜及其掺杂体系
1.4.4 ZnO薄膜及其掺杂体系
1.5 透明导电氧化物薄膜的应用
1.5.1 ITO薄膜的主要应用
1.5.2 ZnO薄膜的主要应用
1.5.3 透明导电薄膜的其他应用
参考文献

第二章 透明导电氧化物薄膜的制备技术
2.1 概述
2.2 真空蒸发镀膜
2.2.1 真空蒸发镀膜原理
2.2.2 真空蒸发的方式和设备
2.3 溅射镀膜
2.3.1 概述
2.3.2 溅射镀膜原理
2.3.3 溅射镀膜的特点
2.3.4 溅射镀膜装置
2.3.5 磁控溅射沉积ITO薄膜
2.3.6 ITO镀膜生产实例
2.3.7 磁控溅射沉积ZnO薄膜
2.4 化学气相沉积
2.4.1 化学气相沉积的原理
2.4.2 化学气相沉积的分类与特点
2.4.3 化学气相沉积ITO薄膜工艺
2.4.4 化学气相沉积的ZnO薄膜制备工艺
2.5 其他化学沉积方法
2.5.1 溶胶-凝胶法制备透明导电薄膜
2.5.2 喷涂热分解法制备透明导电薄膜
2.6 透明导电薄膜制备技术的比较
2.6.1 不同技术沉积的ITO薄膜的性能比较
2.6.2 不同技术沉积的ZnO薄膜的性能比较
2.6.3 其他透明导电薄膜的制备技术
参考文献

第三章 薄膜的分析和性能检测技术
3.1 概述
3.2 薄膜形貌分析
3.2.1 扫描电子显微镜
3.2.2 透射电子显微镜
3.2.3 扫描探针显微镜
3.3薄 膜相结构分析
3.3.1 X射线衍射
3.3.2 电子衍射
3.4 薄膜成分分析
3.4.1 概述
3.4.2 电子探针X射线显微分析
3.4.3 电子能谱分析
3.4.4 二次离子质谱(SIMS)
3.5 表面电子态分析
3.6 表面原子态分析
3.7 薄膜厚度测量
3.7.1 薄膜厚度的概念
3.7.2 薄膜厚度的测量方法
3.8 薄膜电学性能测量
3.8.1 四点探针法
3.8.2 霍尔效应
3.9 薄膜光学性能测量
3.9.1 透射率和反射率测量
3.9.2 椭圆偏振测量技术
参考文献

第四章 透明导电薄膜的结构特性
4.1 概述
4.2 ITO薄膜的结构特性
4.2.1 ITO薄膜的相结构
4.2.2 ITO薄膜的成分分布及化学态
4.2.3 ITO薄膜的组织形貌
4.3 ZnO：Al薄膜的结构特性
4.3.1 ZnO薄膜的相结构
4.3.2 ZnO薄膜的晶体生长模式
4.3.3 ZnO薄膜的成分分布及化学态
4.3.4 ZnO薄膜的能带结构及表面功函数
参考文献

第五章 透明导电薄膜的电学性能
5.1 概述
5.2 半导体薄膜中的电荷输运现象
5.2.1 单晶半导体材料中的电传导
5.2.2 多晶材料中的电传导
5.2.3 非晶材料中的传导机制
5.3 未掺杂透明导电薄膜的电学性能
5.3.1 沉积工艺参数的影响
5.3.2 薄膜厚度的影响
5.3.3 沉积后退火处理的影响
5.4 掺杂透明导电膜的电学性能
5.4.1 掺杂量的影响
5.4.2 沉积工艺参数的影响
5.4.3 沉积后退火处理的影响
5.5 透明导电薄膜导电机制的实验研究
5.6 透明导电氧化物薄膜电学性能的几个值得关注的问题
参考文献

第六章 透明导电薄膜的光学性能
6.1 概述
6.2 光学常数

6.2.1 折射系数和消光系数
6.2.2 禁带宽度
6.3 光学和电学性质的关联性
6.4 半导体氧化物薄膜的光学性质
6.4.1 禁带宽度
6.4.2 折射系数和消光系数
6.4.3 透射、反射和吸收
6.5 提高透明导电氧化物薄膜光学性能值得关注的技术
参考文献

第七章 透明导电薄膜的应用研究
7.1 概述
7.2 透明导电薄膜的性能指数
7.3 波长(频率)选择特性应用
7.3.1 波长(频率)选择特性
7.3.2 掺杂对光学性能的影响
7.4 在薄膜太阳能电池上的应用
7.4.1 薄膜太阳能电池结构
7.4.2 透明导电氧化物薄膜太阳能电池
7.4.3 透明导电薄膜用于太阳能电池的面电极
7.5 在显示器件上的应用
7.5.1 透明导电薄膜在发光二极管上的应用
7.5.2 ITO透明导电薄膜在长寿命电致发光器件上的应用
7.5.3 SnO2、ITO透明薄膜电极在PbO光电导靶上的应用
7.5.4 SnO2、ITO透明导电薄膜电极在液晶显示器上的应用
7.6 在气敏元件上的应用
7.6.1 甲烷和丙烷气敏元件
7.6.2 一氧化碳探测器
7.6.3 氢气敏元件
7.6.4 乙醇探测器
7.6.5 氮氧化物气敏元件
7.6.6 其他气体的气敏元件
7.7 ZnO薄膜在压电器件中的应用
7.7.1 ZnO压电薄膜的制备
7.7.2 压电性能
7.7.3 压电薄膜的应用
7.8 其他应用
7.8.1 In2O3、ITO透明导电薄膜在航空航天、汽车、高速列车上的应用
7.8.2 透明导电薄膜在电子器件上的应用
7.8.3 在防护涂层方面的应用
7.9 透明导电薄膜今后应着力研究解决的重要科学技术
参考文献

前言/序言

　　半导体物理学在最近几十年取得了惊人的进展，其动力源于半导体材料及其广阔的应用背景与理论和应用的有机结合。这一方面推动了基础理论的进步，另一方面促进了新型实用材料体系和先进工艺制备技术的不断涌现。充分体现新材料是支撑现代文明社会的基础和促进高技术发展的先导。
　　微电子技术特别是显示技术和太阳能光电转换技术等热点领域的巨大需求，使得无论从基础研究还是应用开发方面，推动了一个很重要的领域——氧化物半导体透明导电薄膜体系——的蓬勃发展。

好的，这是一本关于《先进半导体材料的界面工程与器件应用》的图书简介，内容侧重于材料科学、物理学和电子工程的前沿交叉领域，与“透明导电氧化物薄膜”的主题完全不同。 --- 先进半导体材料的界面工程与器件应用 图书定位： 本书面向材料科学、凝聚态物理、微电子学、光电子学以及相关工程领域的高年级本科生、研究生以及科研人员，旨在系统梳理当前半导体异质结构界面科学的最新进展，并深入探讨界面调控在高性能器件设计中的核心作用。 内容概述： 半导体材料是现代信息技术和能源转化的基石。然而，在任何实际器件中，性能的瓶颈往往不在于块体材料本身，而在于不同材料相遇时形成的“界面”。《先进半导体材料的界面工程与器件应用》聚焦于精确控制和利用这些界面，以实现材料性能的突破性提升。 本书结构严谨，内容涵盖了从原子尺度的界面形成机理到宏观器件性能优化的完整链条。全书共分八个主要章节，辅以丰富的实验案例和理论模型。 第一部分：界面科学基础与表征技术（第1-3章） 第1章：半导体异质结的基础理论 本章首先回顾了传统的能带理论，并引入了应对异质结体系的关键概念，如界面能带弯曲、肖特基势垒的形成条件以及能带失配引起的应力与缺陷。重点讨论了范德华异质结（vdW Heterostructures）的独特性质，区别于传统共价或离子键异质结的界面特性。详细分析了界面态的密度、分布及其对载流子传输的调制效应。 第2章：界面结构与化学态的高精度表征 界面工程的成功高度依赖于精确的表征手段。本章深入介绍了用于解析界面原子结构和化学环境的前沿技术。内容包括： 高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM） 在晶格匹配和缺陷成像中的应用。 X射线光电子能谱（XPS） 和俄歇电子能谱（AES） 如何揭示界面处的元素价态变化和化学键合信息。 同步辐射光源（SR） 支持下的反射高能电子衍射（RHEED） 和表面敏感X射线吸收精细结构（XAFS） 在实时监测薄膜生长和界面演化中的关键作用。 第3章：界面应力、弛豫与缺陷工程 晶格失配导致的界面应力是影响器件稳定性和效率的主要因素之一。本章详细阐述了应力积累与释放在薄膜生长过程中的演化机制。探讨了如何通过引入特定缺陷（如位错、空位团簇）来调控界面电学特性，即“缺陷工程”。特别关注了如何利用应变工程来拓宽材料的有效带隙或调整载流子迁移率。 第二部分：功能界面调控与器件集成（第4-6章） 第4章：能源转换器件中的界面设计 本部分聚焦于能量转换领域，如太阳能电池和热电器件。 光伏器件： 讨论了钝化层/吸收层界面对于减少表面复合损失的关键性。深入分析了高效率钙钛矿太阳能电池中空穴传输层（HTL）与吸收层界面能级匹配的优化策略，以及界面电荷提取机制。 热电材料： 阐述了如何利用界面声子散射来有效降低热导率，同时保持高电导率。重点介绍通过构建纳米复合结构界面来增强塞贝克效应的策略。 第5章：新型晶体管与高速电子学界面 在本章中，重点讨论了对栅极堆叠结构和沟道材料界面的精确控制如何驱动晶体管性能的提升。 高迁移率沟道： 研究了二维电子气（2DEG）体系中，通过界面极化效应调控载流子二维密度和平均自由程的物理机制。 隧道结与高频器件： 探讨了超薄介质层与半导体层之间界面陷阱密度对阈值电压稳定性和漏电流的影响，并介绍了原子层沉积（ALD）技术在制备超薄、高质量界面方面的优势。 第6章：拓扑材料与自旋电子学界面 随着自旋电子学和拓扑物理的兴起，界面在这些前沿领域扮演着核心角色。本章深入研究： 自旋注入与散射： 分析了铁磁体/半导体界面处自旋弛豫时间的测量方法，以及界面磁各向异性对自旋阀器件性能的影响。 拓扑/非拓扑界面： 讨论了如何利用不同拓扑性质材料的界面来激发或稳定重要的边界态，例如量子反常霍尔效应的实现。 第三部分：界面工程的先进制造工艺（第7-8章） 第7章：原子级薄膜沉积技术与界面控制 高质量界面的制备是界面工程的先决条件。本章全面对比了当前主流的薄膜生长技术： 分子束外延（MBE）： 及其在精确控制生长速率和界限清晰度方面的优势。 化学气相沉积（CVD）与原子层沉积（ALD）： 重点分析了ALD如何通过自限制的反应过程实现原子尺度的厚度控制和优异的共形覆盖，尤其是在复杂三维结构中的应用。 脉冲激光沉积（PLD）： 探讨了其在快速沉积复杂氧化物和多组分材料时的优势与挑战。 第8章：后处理与界面化学修饰 器件性能往往在生长完成后通过后处理得以优化。本章涵盖了多种界面钝化和化学修饰技术： 热退火与快速热退火（RTA）： 分析了不同温度和气氛下，界面缺陷的迁移、聚集与修复过程。 表面活化与化学气相钝化： 介绍了通过等离子体或化学溶液处理来有效降低表面悬挂键和陷阱态密度的方法，从而大幅改善器件的长期稳定性和电学性能。 总结与展望： 本书最后总结了当前界面科学面临的挑战，特别是如何跨越宏观尺度差异，实现对复杂多层异质结的理论预测与实验验证。本书旨在为读者提供一个全面、深入且技术前沿的知识框架，激励下一代半导体器件的创新设计。

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这本书的逻辑构建和章节间的过渡处理，展现了作者深厚的学术功底和极强的组织能力。我通常在阅读专业书籍时，容易在概念的跳跃性上感到困惑，但这本书在这方面做得非常出色。作者似乎总能预判到读者思维的下一步，总能在最恰当的时机引入新的理论模型或实验数据来支撑前文的论断。例如，在讨论薄膜生长动力学的部分，作者先用类比的方式解释了原子层沉积（ALD）的基本过程，随后立刻跟进量子力学层面的能垒分析，这种由宏观到微观、再回归宏观的叙事结构，使得复杂的物理化学过程变得清晰易懂，不再是晦涩难懂的公式堆砌。特别是对晶界散射效应的阐述，作者使用了好几个不同的数学模型进行交叉验证，这对于希望深入探究机理的研究者来说，简直是宝藏级别的参考资料。这种严谨而不失灵活的论述方式，让原本枯燥的理论学习过程变成了一种享受，我甚至会时不时地停下来，思考作者提出的每一个论证背后的深层含义。

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这本书的语言风格是相当鲜明且具有个人色彩的，它不像某些学术著作那样矫揉造作或故作高深，而是用一种非常坦诚和对话式的口吻与读者交流。行文中不乏一些作者自己对研究领域未来走向的独到见解和带着幽默感的个人评论，这大大增强了阅读的趣味性。举个例子，当讨论某些商业化产品在性能上遇到的瓶颈时，作者会用“这就像在试图用一把钝刀切黄油”这样的比喻来形容，瞬间就能抓住读者的注意力。同时，作者在引用参考文献时也极为审慎，不仅罗列了关键文献，还经常附带一句精炼的评价，说明该文献的开创性或局限性，这使得读者在查阅原始资料时，目标性更强，效率更高。这种亦师亦友的叙事策略，使得读者在学习过程中，感觉不是在独自面对一堆冰冷的知识点，而是在一位经验丰富的导师的陪伴下进行探索，让人感到既踏实又充满干劲。

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从跨学科融合的角度来看，这本书的视野非常开阔，它成功地将材料科学、固体物理、化学工程甚至光学工程的知识点巧妙地编织在一起。我尤其欣赏其中关于界面工程对器件性能影响的章节，作者没有将界面视为一个简单的物理边界，而是将其视为一个复杂的、具有独立电子特性的功能层来对待。书中对于不同电沉积电极材料与基底之间范德华力和化学键合强度的对比分析，直接关联到了最终薄膜的应力状态和长期稳定性。这种深入到原子尺度和宏观应用之间的往返穿梭能力，是很多单一学科书籍所不具备的。对于那些希望将基础研究成果快速转化为实际应用，比如开发下一代显示技术或高效太阳能电池的研究人员而言，这本书提供了必要的跨界思维工具，它不仅仅告诉你“是什么”，更重要的是，它教你“如何从不同角度去理解和解决问题”，拓宽了我们对“薄膜”这一概念的认知边界。

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这本书的装帧设计实在令人眼前一亮，那种低饱和度的蓝色调，配上精妙的排版和恰到好处的留白，初次捧读时就给人一种沉静而专业的印象。内页纸张的质感也十分考究，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到过分疲劳。我尤其欣赏作者在引言部分所展现出的那种宏大叙事的气魄，它并非简单地罗列技术细节，而是将整个领域的发展脉络娓娓道来，仿佛带领我们穿越了半个多世纪的材料科学史。书中对早期发现的那些看似不起眼的小实验的描述，生动得让人仿佛身临其境，感受到了科学探索的艰辛与乐趣。比如，关于锌氧化物早期在荧光屏上的应用，作者的文字充满了人文关怀，将冰冷的技术原理与人类对光明的追求巧妙地融合在一起。读完第一章，我已经对这个研究方向产生了浓厚的兴趣，它不仅仅是一本技术手册，更像是一部材料科学的编年史，充满了对前辈智慧的敬意。整体来看，这本书的阅读体验是极其舒适且富有启发性的，从视觉到思想层面，都达到了相当高的水准。

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与市面上许多侧重于最新前沿突破的科技书籍不同，这本书的价值在于其对基础理论的扎实梳理和对经典方法的详尽回顾。我惊喜地发现，书中对那些已经不太常被提及的、早期的制备技术，如溶胶-凝胶法（Sol-Gel）的变种和电化学沉积的优化参数，都进行了近乎百科全书式的详尽介绍。这对于身处实验室、需要快速复现或改进老方法的工程师来说，无疑是极大的便利。我特别留意了作者在某一特定实验流程中的“陷阱”警示部分，这些细节往往是教科书和顶会论文中略去的，但却是决定实验成败的关键。例如，关于前驱体溶液配比中微小水分残留可能对最终薄膜结构造成不可逆影响的分析，描述得极其细致入微。这表明作者不仅是理论的构建者，更是实践的亲历者，这种基于“踩坑经验”的知识传授，其价值远超纯粹的理论推导，它让学习者在尝试新方法时，能够更少地走弯路。

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就用个塑料袋套了一下，收到货书角都磕坏了，不想退了，将就看吧

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这本书非常值得看，书的质量很好。

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很详细

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打开书本[SM]，[ZZ]装帧精美，纸张很干净，文字排版看起来非常舒服非常的惊喜，让人看得欲罢不能，每每捧起这本书的时候 似乎能够感觉到作者毫无保留的把作品呈现在我面前。 [BJTJ]作业深入浅出的写作手法能让本人犹如身临其境一般，好似一杯美式咖啡，看似快餐，其实值得回味 无论男女老少，第一印象最重要。”[NRJJ]从你留给别人的第一印象中，就可以让别人看出你是什么样的人。[SZ]所以多读书可以让人感觉你知书答礼，颇有风度。 多读书，可以让你多增加一些课外知识。培根先生说过：“知识就是力量。”不错，多读书，增长了课外知识，可以让你感到浑身充满了一股力量。这种力量可以激励着你不断地前进，不断地成长。从书中，你往往可以发现自己身上的不足之处，使你不断地改正错误，摆正自己前进的方向。所以，书也是我们的良师益友。 多读书，可以让你变聪明，变得有智慧去战胜对手。书让你变得更聪明，你就可以勇敢地面对困难。让你用自己的方法来解决这个问题。这样，你又向你自己的人生道路上迈出了一步。 多读书，也能使你的心情便得快乐。读书也是一种休闲，一种娱乐的方式。读书可以调节身体的血管流动，使你身心健康。[QY]所以在书的海洋里遨游也是一种无限快乐的事情。用读书来为自己放松心情也是一种十分明智的。 读书能陶冶人的情操，给人知识和智慧。所以，我们应该多读书，为我们以后的人生道路打下好的、扎实的基础！读书养性，读书可以陶冶自己的性情，使自己温文尔雅，具有书卷气；读书破万卷，下笔如有神，多读书可以提高写作能力，写文章就才思敏捷；旧书不厌百回读，熟读深思子自知，读书可以提高理解能力，只要熟读深思，你就可以知道其中的道理了；读书可以使自己的知识得到积累，君子学以聚之。总之，爱好读书是好事。让我们都来读书吧。 其实读书有很多好处,就等有心人去慢慢发现. 最大的好处是可以让你有属于自己的本领靠自己生存。 最后在好评一下京东客服服务态度好，送货相当快,包装仔细！这个也值得赞美下 希望京东这样保持下去，越做越好

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实验方法原理很清楚,可备查阅

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