普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：薄膜物理與器件 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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肖定全 等 著

圖書標籤:

• 薄膜物理
• 薄膜器件
• 物理學
• 材料科學
• 高等教育
• 教材
• 半導體
• 微電子學
• 納米技術
• 錶麵物理

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118072389

版次：1

商品編碼：10851029

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2011-05-01

用紙：膠版紙

頁數：332

正文語種：中文

內容簡介

　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：薄膜物理與器件》主要論述瞭薄膜物理與薄膜器件的基本內容，並概括介紹瞭在新材料技術領域中有著重要應用的幾類主要的薄膜材料。書中比較係統地介紹瞭薄膜的物理化學製備原理與方法，包括蒸發鍍膜、濺射鍍膜、離子鍍、化學氣相沉積、溶液製膜技術等；同時介紹瞭薄膜的形成，薄膜的結構與缺陷，薄膜的電學性質、力學性質、半導體性質、磁學性質、超導性質等；此外，還扼要介紹瞭幾類重要薄膜材料及其性能，分析歸納瞭相關研究發展動態。
　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：薄膜物理與器件》可作為材料科學與工程、電子科學與工程、電子材料與元器件、半導體物理與器件、應用物理學等專業的教材或教學參考書，也可供相關科技、企業、公司的管理和技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第一章 真空技術基礎
1.1 真空基礎
1.1.1 真空的定義及其度量單位
1.1.2 真空的分類
1.1.3 氣體與蒸氣
1.2 稀薄氣體的性質
1.2.1 理想氣體定律
1.2.2 氣體分子的速度分布
1.2.3 平均自由程
1.2.4 碰撞次數與餘弦散射定律
1.2.5 真空在薄膜製備中的作用
1.3 真空的獲得
1.3.1 氣體的流動狀態
1.3.2 真空的獲得
1.4 真空的測量
1.4.1 熱偶真空計和熱阻真空計
1.4.2 電離真空計
1.4.3 薄膜真空計
1.4.4 其他類型的真空計
習題與思考題

第二章 薄膜的物理製備工藝學
2.1 薄膜製備方法概述
2.2 真空蒸發鍍膜
2.2.1 真空蒸發原理
2.2.2 蒸發源的蒸發特性
2.2.3 蒸發源的加熱方式
2.2.4 閤金及化閤物的蒸發
2.3 濺射鍍膜
2.3.1 概述
2.3.2 輝光放電
2.3.3 錶徵濺射特性的基本參數
2.3.4 濺射過程與濺射鍍膜
2.3.5 濺射機理
2.3.6 主要濺射鍍膜方式
2.3.7 濺射鍍膜的厚度均勻性分析
2.3.8 濺射鍍膜與真空蒸發鍍膜的比較
2.4 離子束鍍膜
2.4.1 離子鍍的原理與特點
2.4.2 離子轟擊及其在鍍膜中的作用
2.4.3 粒子轟擊對薄膜生長的影響
2.4.4 離子鍍的類型及特點
2.5 分子束外延技術
2.5.1 外延的基本概念
2.5.2 MBE裝置及原理
2.5.3 MBE的特點
2.6 脈衝激光沉積技術
2.6.1 脈衝激光沉積技術概述
2.6.2 脈衝激光沉積技術的特點
2.6.3 脈衝激光沉積薄膜技術的改進
2.6.4 脈衝激光沉積薄膜技術的發展
習題與思考題

第三章 薄膜的化學製備工藝學
3.1 概述
3.2 化學氣相沉積
3.2.1 化學氣相沉積簡介
3.2.2 （CVI）的基本原理
3.2.3 CVD法的主要特點
3。2.4 幾種主要的（CVD）技術簡介
3.3 薄膜的化學溶液製備技術
3.3.1 化學反應鍍膜
3.3.2 溶膠－凝膠法（Sol-Gel）法
3.3.3 陽極氧化法
3.3.4 電鍍法
3.3.5 噴霧熱分解法
3.4 薄膜的軟溶液製備技術
3.4.1 軟溶液製備技術的基本原理
3.4.2 水熱電化學
3.5 超薄有機薄膜的LB製備技術
……
第四章 薄膜製備中的相關技術
第五章 薄膜的形成與生長
第六章 現代薄膜分析方法
第七章 薄膜的物理性質
第八章 幾種重要的功能薄材料
第九章 薄膜的應用
主要詞匯漢英索引
參考文獻

精彩書摘

2.6.3脈衝激光沉積薄膜技術的改進
脈衝激光沉積的薄膜錶麵存在著大小不一的顆粒，且麵積小、均勻性差。而商業應用要求大顆粒少於1個／cm2，這是該技術目前難以商業化的主要原因之一。為瞭剋服這些緻命缺點，人們針對成膜機理和實驗手段進行瞭大量的研究和改進，其中實驗參數的優化和新型超短皮秒或者飛秒激光器的使用是關鍵。
實驗參數的優化是製備優質膜技術的關鍵所在。其主要參數如激光波長、激光能量強度、脈衝重復頻率、襯底溫度、氣氛種類、氣壓大小、離子束輔助電壓電流、靶－基距離等的優化配置是製備理想薄膜的前提。另外，靶材和基片晶格是否匹配，基片錶麵拋光、清潔程度均影響到膜－基結閤力的強弱和薄膜錶麵的光滑度。粒子束放電輔助能夠篩分沉積到基片的粒子取嚮、增加薄膜錶麵的光滑度；采用閤適大小的激光能量強度、靶－基距離、基片鏇轉法、或能過濾慢速大質量粒子的斬波器等均可起到光滑錶麵的作用。為瞭能采用PLD法製備大麵積均勻薄膜，KeyiCaiyomh激光圓形掃描和激光復閤掃描沉積薄膜方式，使激光束可以按一定的軌跡鏇轉，鏇轉的激光束射人真空係統中剝離靶材，其等離子體雲再作用到以一定角速度鏇轉的基片上成膜。經過參數優化，可以得到均勻性優於98％、直徑大於50mm的大麵積薄膜。
通過計算機仿真方法來優化實驗參數也是很有指導意義的，主要的仿真方法有數值分析法和濛特卡羅模擬方法。其中，濛特卡羅方法是由Bird在計算單一氣體鬆弛問題時最先采用的。其實質是用適當數目的模擬分子代替大量的真實氣體分子，用計算機模擬由於氣體分子運動碰撞、運動而引起的動量和能量的輸運、交換、産生氣動力和氣動熱的宏觀物理過程，從而可以較數值分析方法更真實地仿真實驗的真實情況。Itina等把.Birc的思想在脈衝激光沉積薄膜過程模擬方法中進行瞭一係列比較成功的應用，詳細考慮瞭原子沉積、擴散、成核、生長和擴散原子的再蒸發，及不同背景氣體、不同氣壓對不同質量數的粒子的作用差異，對薄膜沉積速率等做瞭許多成功的估算。如模擬得齣25Pa的壓強下質量數小（小於27）的粒子、40Pa壓強下質量數較大（如60左右）的粒子沉積均勻性可達到最好。
……

前言/序言

《凝聚態物理前沿探析：從基礎理論到尖端應用》 內容概要： 本書旨在為物理學、材料科學、電子工程等相關領域的專業人士、研究人員以及高年級本科生和研究生提供一個全麵而深入的平颱，用以探討凝聚態物理學的核心概念、最新研究進展及其在現代技術中的關鍵應用。本書聚焦於超越傳統固體物理範疇的、更具前瞻性和交叉學科性質的前沿領域，內容組織上力求理論深度與實際應用價值的完美結閤。 全書共分為六大部分，涵蓋瞭從微觀粒子相互作用的基本框架構建，到宏觀尺度上湧現特性的精密調控，再到麵嚮下一代信息技術和能源係統的器件實現。 第一部分：量子多體理論的深化與擴展 本部分緻力於夯實讀者對描述大量粒子係統行為的量子力學框架的理解，並將其推嚮現代研究的前沿。 1. 格林函數方法在新興體係中的應用： 詳細闡述瞭費曼圖技術在處理強關聯係統，特彆是高溫超導和拓撲材料中的局域漲落和多體激發方麵的最新發展。討論瞭非平衡態格林函數在描述快速瞬態過程中的優勢與挑戰。 2. 密度泛函理論（DFT）的局限性與修正： 深入剖析瞭標準交換關聯泛函在描述範德華力、電子結構中帶隙誤差以及強關聯體係（如過渡金屬氧化物）時的不足。重點介紹並詳細推導瞭從頭算層麵的現代修正方法，如後DFT方法（DFT+U、HSE混閤泛函）以及量子濛特卡洛（QMC）方法在提高計算精度方麵的進展。 3. 有效場論與低維物理： 從統計物理的角度，探討瞭如何利用有效拉格朗日量來描述復雜係統中湧現的集體激發模式，如斯平態（Spin Liquids）和準粒子激發。特彆關注瞭如何將量子場論工具應用於二維材料的界麵物理研究。 第二部分：拓撲物質態的幾何與物理內涵 本部分是當前凝聚態物理研究的熱點之一，重點闡釋瞭拓撲不變量在物質分類和物性預測中的核心作用。 1. 拓撲絕緣體與拓撲半金屬的能帶拓撲： 係統梳理瞭拓撲不變量（如Chern數、Z2不變量）的數學定義及其物理意義。詳細分析瞭二維/三維時間反演對稱拓撲絕緣體和Weyl/Dirac半金屬的能帶結構特徵，以及它們在界麵上必然齣現的拓撲邊界態（如錶麵態和邊緣態）。 2. 非阿貝爾任意子與拓撲量子計算： 介紹瞭如何通過工程化材料結構（如超導/拓撲異質結）來誘導和探測非阿貝爾任意子。討論瞭這些準粒子在實現容錯量子計算中的潛力，並評估瞭當前實驗探測的難度與進展。 3. 拓撲材料的輸運性質： 重點分析瞭拓撲材料中獨特的輸運現象，如反常霍爾效應、電荷泵浦效應以及在磁場作用下邊緣態的量子化電導。 第三部分：強關聯電子係統的非傳統行為 強關聯電子係統是理解許多功能性材料（如鐵電體、磁性材料）電子行為的關鍵，本部分著重探討突破傳統能帶理論描述的現象。 1. 莫特絕緣體與電荷密度波（CDW）： 從電子-電子相互作用的角度，解釋瞭莫特轉變的物理機製。深入探討瞭伴隨CDW形成的結構畸變與電子能帶結構重構之間的反饋機製。 2. 高溫超導體的微觀機理探索： 概述瞭銅氧化物和鐵基超導體中配對機製的研究現狀。側重於闡述電子關聯、磁激發（鏇波）與超導電性的內在聯係，並討論瞭非傳統的配對對稱性。 3. 拓撲超導與Majorana費米子： 結閤第一部分關於拓撲態的討論，研究瞭超導序與拓撲保護如何結閤，並探討瞭尋找和利用Majorana零能模的實驗策略。 第四部分：低維與界麵物理的維度工程 本部分關注材料維度降低到原子尺度（零維、一維、二維）時，物性發生的根本性改變。 1. 二維材料的範疇與特性： 全麵介紹石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs）、六方氮化硼等代錶性二維材料的製備方法（CVD、剝離法）及其獨特的電子、光學和力學性能。 2. 異質結的構建與能帶對齊： 重點講解瞭通過“魔角堆疊”等方式構建的扭麯異質結（Twisted Bilayer Materials）中，如何通過調節扭轉角來打開或關閉電子間的相互作用，從而調控齣新的電子態（如平帶）。 3. 量子點與量子阱的光電特性： 從量子限製效應齣發，解釋瞭如何通過尺寸效應精確調控半導體納米結構的能級結構，及其在高效發光器件中的應用潛力。 第五部分：介觀物理與量子輸運 本部分探討電子在納米尺度器件中的輸運行為，強調量子乾涉和漲落效應的重要性。 1. 朗道爾公式與電導的量子化： 詳細推導瞭單通道和多通道量子點接觸的電導量子化現象，並引入瞭傳輸矩陣理論來描述電子的透射和反射。 2. 退相乾與耗散係統： 探討瞭電子在與聲子、缺陷等環境發生相互作用時如何丟失量子相乾性。引入瞭開放係統的理論框架（如Lindblad方程），用於描述熱浴對量子輸運的影響。 3. 自鏇電子學基礎： 介紹自鏇軌道耦閤（SOC）在非磁性材料中産生自鏇電流的方法（如自鏇霍爾效應、Rashba效應）。分析瞭自鏇泵浦和自鏇轉移矩（STT）在磁性隨機存取存儲器（MRAM）中的應用原理。 第六部分：前沿器件概念與集成化挑戰 本部分將前述理論與實際工程需求相結閤，展望下一代信息和能源器件的物理基礎。 1. 新型光電器件的物理機製： 探討瞭鈣鈦礦材料在高效光伏電池中的載流子動力學，以及如何通過界麵工程來抑製非輻射復閤。討論瞭基於量子點和二維材料的電緻發光器件（LEDs）的效率瓶頸。 2. 信息處理的新範式： 分析瞭自鏇電子學（Spintronics）和類腦計算（Neuromorphic Computing）中，利用磁性隧道結（MTJs）或鐵電材料模擬神經突觸和神經元的可行性，及其對功耗的潛在優化。 3. 熱電轉換與能量收集： 從能帶結構和電子散射機製的角度，討論瞭如何通過材料設計（如引入缺陷或聲子玻璃行為）來同時優化塞貝剋係數、電導率和熱導率，以提升熱電優值（ZT）。 本書的特點在於，它不僅僅是經典固體物理的簡單復述，而是立足於量子多體理論的嚴謹性，穿插第一性原理計算的工具性介紹，最終落腳於麵嚮未來技術的物理現象的深刻理解。全書結構邏輯清晰，理論推導詳實，旨在培養讀者獨立分析和解決復雜凝聚態物理問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始我拿到這本書的時候，有些擔心它會過於理論化，畢竟是“國傢級規劃教材”，總覺得會少瞭一些趣味性。然而，事實證明我的顧慮是多餘的。這本書在講解基礎物理原理的時候，並沒有枯燥乏味地堆砌公式，而是巧妙地將其融入到對實際物理現象的解釋中。例如，在講解薄膜中的光學性質時，作者並沒有上來就講復雜的菲涅爾方程，而是先從光的乾涉和衍射講起，然後逐步引申到薄膜的反射率、透射率等概念，並用生活中常見的例子來類比，比如肥皂泡的彩色現象。這種由淺入深的講解方式，讓我這個非物理專業背景的讀者也能輕鬆理解。更重要的是，書中在介紹一些前沿的研究成果時，也力求通俗易懂，並不會迴避技術細節，而是用清晰的語言和邏輯來闡述。我尤其喜歡書中的一些案例分析，比如某個特定類型的薄膜器件是如何被設計和製造齣來的，遇到的睏難是什麼，又是如何被剋服的，這些故事性的敘述，讓我覺得這本書不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師在和我分享他的知識和智慧，讓我對未來的學習和研究充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我購買這本書的初衷，是希望能對目前熱門的物聯網傳感器領域有所瞭解，而這本書的“器件”部分恰好契閤瞭我的需求。拿到書後，我發現它的內容遠遠超齣瞭我的預期。在器件應用這一塊，作者並非僅僅停留在理論層麵，而是深入剖析瞭不同薄膜器件在實際應用中所麵臨的挑戰，以及如何通過材料設計和工藝優化來解決這些問題。例如，在討論觸控屏的薄膜電容傳感器時，書中詳細闡述瞭氧化銦锡（ITO）的優缺點，以及為瞭剋服其脆性而開發的替代材料，如氧化鋅、石墨烯等，並對這些新材料的性能進行瞭對比分析。這種“知其然，更知其所以然”的講解方式，讓我對薄膜器件的研發過程有瞭更深刻的認識。此外，書中在介紹一些高性能薄膜器件時，還融入瞭一些前沿的研究動態和發展趨勢，這讓我能夠站在巨人的肩膀上，對未來的發展方嚮有一個大緻的把握。這本書的價值，不僅僅在於它所傳授的知識，更在於它所激發的思考和探索的動力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就很高大上，普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，這本身就代錶瞭它的權威性和係統性。拿到手後，我迫不及待地翻開，但首先映入眼簾的並不是密密麻麻的公式或者晦澀難懂的理論，而是精美的排版和清晰的章節劃分。每一章的開頭都有一個簡短的引言，大緻勾勒齣本章將要講解的內容，這對於初學者來說簡直是福音，能夠提前建立一個整體的認知框架，避免一頭霧水。而且，我發現這本書在公式推導的部分，並沒有直接給齣最終結果，而是層層遞進，一步步地展示瞭推導過程，這讓我能夠更好地理解每一個環節的邏輯，甚至可以嘗試自己動手去復現，加深理解。更讓我驚喜的是，書中穿插瞭大量的插圖和示意圖，這些圖都畫得非常形象生動，將抽象的物理概念具象化，比如在講解薄膜生長機製的時候，那些描述原子沉積過程的示意圖，簡直就像一部微觀世界的動畫片，讓我瞬間豁然開朗，感覺那些原本隻存在於理論中的現象，突然變得觸手可及。這種將理論與可視化結閤的方式，極大地提升瞭我的閱讀體驗，也讓我更加期待接下來在器件應用部分能夠有哪些精彩的講解。

評分☆☆☆☆☆

我一直對半導體器件的微觀世界充滿好奇，但苦於基礎知識的匱乏，總覺得隔著一層厚厚的窗戶紙。這本書的到來，仿佛為我推開瞭一扇門。在閱讀的過程中，我注意到作者在介紹材料特性時，不僅僅是羅列齣一堆數據，而是會深入淺齣地解釋這些特性是如何影響薄膜的性能，以及它們在實際器件中扮演的角色。比如，在講到錶麵形貌對器件電學特性的影響時，書中詳細闡述瞭缺陷密度、晶界等微觀結構特徵是如何影響載流子傳輸的，並且還列舉瞭一些具體的例子，說明如何通過控製薄膜的生長工藝來優化這些結構。這一點尤其令我印象深刻，它讓我明白，從事科學研究不僅僅是理解理論，更重要的是如何將理論應用於實踐，解決實際問題。此外，這本書在對各種薄膜製備技術的介紹上，也非常詳盡。從真空蒸鍍、濺射到化學氣相沉積，幾乎涵蓋瞭主流的製備方法，並且對每種方法的原理、優缺點以及適用範圍都做瞭清晰的闡述，這為我將來在實驗操作中選擇閤適的製備技術提供瞭寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於我來說，就像是在一個迷宮中找到瞭一張清晰的地圖。之前我對薄膜物理這個領域，一直感覺是零散的知識點，不成體係。但自從有瞭這本書，我發現很多之前睏惑的問題都迎刃而解瞭。它不僅係統地梳理瞭薄膜物理的基本概念和理論框架，更重要的是，它將這些理論與實際的器件應用緊密地聯係起來。我尤其關注的是書中關於不同類型薄膜器件性能的分析部分。作者非常細緻地講解瞭諸如電阻率、介電常數、載流子遷移率等關鍵參數是如何影響器件的響應速度、功耗、穩定性等重要指標的。而且，在分析過程中，還常常會對比不同材料、不同結構薄膜器件的優缺點，這為我評估和選擇閤適的材料體係來設計新的器件提供瞭非常有價值的指導。這本書的語言風格也很接地氣，雖然是專業教材，但並沒有刻意使用晦澀的術語，而是盡量用清晰、準確的語言來錶達復雜的概念，這一點對於我這樣需要快速掌握知識的學習者來說，真的非常重要。

評分☆☆☆☆☆

need to be addressed in the next decade are the elimination of terraces,

評分☆☆☆☆☆

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

評分☆☆☆☆☆

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

評分☆☆☆☆☆

the size of the crystallites and control of unintentional doping from

評分☆☆☆☆☆

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

評分☆☆☆☆☆

need to be addressed in the next decade are the elimination of terraces,

評分☆☆☆☆☆

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

評分☆☆☆☆☆

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

評分☆☆☆☆☆

the size of the crystallites and control of unintentional doping from