Springer手册精选系列·晶体生长手册（第6册）：晶体生长专题（影印版） [Springer Handbook Crystal Growth] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 德哈纳拉（Govindhan Dhanaraj） 等 编

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• 科学参考书

出版社： 哈尔滨工程大学出版社

ISBN：9787560338712

版次：1

商品编码：11179565

包装：平装

外文名称：Springer Handbook Crystal Growth

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：182

正文语种：英文

内容简介

　　《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第6册）：晶体生长专题（影印版）》致力于精选这一领域的部分现代课题，例如蛋白质晶体生长、凝胶结晶、原位结构、单晶闪烁材料的生长、光电材料和线切割大晶体薄膜。

作者简介

　　Govindhan Dhanaraj is the Manager of Crystal Growth Technologies at Advanced Renewable Energy Company （ARC Energy） at Nashua， New Hampshire （USA） focusing on the growth of large size sapphire crystals for LED lighting applications， characterization and related crystal growth furnace development. He received his PhD from the Indian Institute of Science， Bangalore and his Master of Science from Anna University （India）. Immediately after his doctoral degree， Dr. Dhanaraj joined a National Laboratory， presently known as Rajaramanna Center for Advanced Technology in India， where he established an advanced Crystal Growth Laboratory for the growth of optical and laser crystals. Prior to joining ARC Energy， Dr. Dhanaraj served as a Research Professor at the Department of Materials Science and Engineering， Stony Brook University， NY， and also held a position of Research Assistant Professor at Hampton University， VA. During his 25 years of focused expertise in crystal growth research， he has developed optical， laser and semiconductor bulk crystals and SiC epitaxial films using solution， flux， Czochralski， Bridgeman， gel and vapor methods， and characterized them using x-ray topography， synchrotron topography， chemical etching and optical and atomic force microscopic techniques. He co-organized a symposium on Industrial Crystal Growth under the 17th American Conference on Crystal Growth and Epitaxy in conjunction with the 14th US Biennial Workshop on Organometallic Vapor Phase Epitaxy held at Lake Geneva， WIin 2009. Dr. Dhanaraj has delivered invited lectures and also served as session chairman in many crystal growth and materials science meetings. He has published over 100 papers and his research articles have attracted over 250 rich citations.

内页插图

精彩书评

　　施普林格的手册，一贯全面阐述基础理论，提供可靠的研究方法和关键知识皮及大量的参考文献，介绍最新的应用实例，前瞻学科的发展方向。手册作者多为世界首席专家或知名学者。手册具有极大的实用性，其表格、图标、索引等更增加了它的使用价值。
　　——《Springer手册精选系列》推荐委员会

目录

缩略语
PartH 晶体生长专题
47 蛋白质晶体生长的方法
47.1 生物高分子溶液的性质
47.2 传输现象和形成晶体
47.3 晶体生长的典型方法
47.4 扩散一控制方法形成蛋白质晶体
47.5 晶体生长的新趋势（晶体品质增强）
47.6 原子力显微镜的2-维表征（案例研究）
47.7 X射线衍射的3-维表征和相关方法
参考文献

48 用凝胶法形成晶体
48.1 晶体淀积病中的凝胶生长
48.2 实验方法
48.3 凝胶系统中的晶格的形成
48.4 利用凝胶技术的晶体生长
48.5 晶体淀积病的应用
48.6 晶体淀积相关的疾病
48.7 草酸钙
48.8 磷酸钙
48.9 羟基磷灰石（HAP）
48.10 二水磷酸氢钙（DCPD）
48.11 硫酸钙
48.12 尿酸和单钠酸尿
48.13 1-胱氨酸
48.14 1-酪氨酸、马尿酸和环丙氟哌酸
48.15 动脉硬化和胆结石
48.16 激素的结晶：黄体酮和睾酮
48.17 胰腺炎
48.18 结论
参考文献

49 钛硅酸盐中晶体生长和离子交换
49.1 X射线方法
49.2 时间一分辨实验的设备
49.3 检测
49.4 软件
49.5 原位细胞的种类
49.6 利用Sitinakite技术对钛硅酸盐（Na-TS）的原位研究
49.7 原位研究的讨论
49.8 总结
参考文献

50 单晶闪烁材料、
50.1 背景
50.2 闪烁材料
50.3 前景展望
50.4 结论
参考文献

51 硅太阳能电池：材料、器件和制造
51.1 硅光生伏特
51.2 硅光生伏特的晶体生长技术
51.3 电池制作技术
51.4 总结和讨论
参考文献

52 利用线锯制造和切割晶片
52.1 从晶体锭到基本的晶片
52.2 切割：晶片制造中的第一个后生长工艺
52.3 晶片切割中的现代线据
52.4 总结与展望
参考文献
主题索引

前言/序言

　　多年以来，有很多探索研究已经成功地描述了晶体生长的生长工艺和科学，有许多文章、专著、会议文集和手册对这一领域的前沿成果做了综合评述。这些出版物反映了人们对体材料晶体和薄膜晶体的兴趣日益增长，这是由于它们的电子、光学、机械、微结构以及不同的科学和技术应用引起的。实际上，大部分半导体和光器件的现代成果，如果没有基本的、二元的、三元的及其他不同特性和大尺寸的化合物晶体的发展则是不可能的。这些文章致力于生长机制的基本理解、缺陷形成、生长工艺和生长系统的设计，因此数量是庞大的。
　　本手册针对目前备受关注的体材料晶体和薄膜晶体的生长技术水平进行阐述。我们的目的是使读者了解经常使用的生长工艺、材料生产和缺陷产生的基本知识。为完成这一任务，我们精选了50多位顶尖科学家、学者和工程师，他们的合作者来自于22个不同国家。这些作者根据他们的专业所长，编写了关于晶体生长和缺陷形成共计52章内容：从熔体、溶液到气相体材料生长；外延生长；生长工艺和缺陷的模型；缺陷特性的技术以及一些现代的特别课题。
　　本手册分为七部分。PartA介绍基础理论：生长和表征技术综述，表面成核工艺，溶液生长晶体的形态，生长过程中成核的层错，缺陷形成的形态。
　　PartB介绍体材料晶体的熔体生长，一种生长大尺寸晶体的关键方法。这一部分阐述了直拉单晶工艺、泡生法、布里兹曼法、浮区熔融等工艺，以及这些方法的最新进展，例如应用磁场的晶体生长、生长轴的取向、增加底基和形状控制。本部分涉及材料从硅和Ⅲ-V族化合物到氧化物和氟化物的广泛内容。
　　第三部分，本书的PartC关注了溶液生长法。在前两章里讨论了水热生长法的不同方面，随后的三章介绍了非线性和激光晶体、KTP和KDP。通过在地球上和微重力环境下生长的比较给出了重力对溶液生长法的影响的知识。
　　PartD的主题是气相生长。这一部分提供了碳化硅、氮化镓、氮化铝和有机半导体的气相生长的内容。随后的PartE是关于外延生长和薄膜的，主要包括从液相的化学气相淀积到脉冲激光和脉冲电子淀积。
　　PartF介绍了生长工艺和缺陷形成的模型。这些章节验证了工艺参数和产生晶体质量问题包括缺陷形成的直接相互作用关系。随后的PartG展示了结晶材料特性和分析的发展。PartF和G说明了预测工具和分析技术在帮助高质量的大尺寸晶体生长工艺的设计和控制方面是非常好用的。
　　最后的PartH致力于精选这一领域的部分现代课题，例如蛋白质晶体生长、凝胶结晶、原位结构、单晶闪烁材料的生长、光电材料和线切割大晶体薄膜。
　　我们希望这本施普林格手册对那些学习晶体生长的研究生，那些从事或即将从事这一领域研究的来自学术界和工业领域的研究人员、科学家和工程师以及那些制备晶体的人是有帮助的。

晶体生长专题：晶体生长前沿与应用 图书简介 书名： 晶体生长专题：晶体生长前沿与应用 作者： （此处可根据实际情况添加作者或编者信息，或留空，表示这是一本综述性/专题集合） 出版社： （此处可根据实际情况添加出版社信息） ISBN/出版年份： （此处可根据实际情况添加信息） --- 第一部分：导论与基础理论的深化 本书并非对晶体生长基础知识的重复叙述，而是聚焦于当前晶体生长领域中那些最具挑战性、发展最迅猛，且对下一代材料科学和技术至关重要的前沿课题。我们旨在为资深研究人员、高年级研究生以及希望深入理解特定复杂晶体生长机制的工程师提供一个高屋建瓴的视角。 晶体生长的热力学与动力学新视角： 传统的晶体生长理论常基于宏观的相图和经典的气液固界面动力学模型。然而，本书的开篇章节深入探讨了在极端条件下（如超高压、超低温或极快生长速率下）的非平衡态热力学在晶体成核与生长中的作用。我们详细分析了利用分子动力学模拟 (MD) 和密度泛函理论 (DFT) 来精确预测界面能、扩散系数以及缺陷形成能的方法，这些微观尺度的计算正成为指导实验设计不可或缺的工具。特别关注了亚稳态相的诱导生长及其结构稳定性分析。 界面张力与形核的量子化效应： 书中有一章节专门论述了在纳米尺度和超快结晶过程中，界面张力如何不再是简单的经典麦克米兰模型所能描述的。引入了量子尺寸效应对界面能的影响，以及在极小尺寸下，表面原子排列的随机性如何影响均匀形核的能垒。这对于制备高质量的量子点和二维材料单晶至关重要。 --- 第二部分：复杂材料体系的生长挑战 本书的核心价值在于其对当前研究热点中，那些因化学成分复杂性或结构特殊性而导致生长极其困难的材料体系的深入剖析。 高熵合金（HEA）与复杂多主元氧化物的单晶生长： 随着材料设计向多组分系统发展，传统上依赖单组分或二元系晶体生长经验的方法已不再适用。本部分详细阐述了在高熵晶体体系中，如何通过精确调控组分比，解决因组分差异导致的扩散速率不均、相分离倾向增强等问题。对于复杂的钙钛矿结构（如新型太阳能电池材料）和铁电/压电材料，我们着重分析了如何利用化学计量梯度和原位监测技术来控制晶体内部的化学有序度和缺陷浓度，以实现功能优化。 二维材料（2D Materials）的宏观单晶制备： 石墨烯、二硫化钼（MoS2）等二维材料的性能与其晶体质量和尺寸密切相关。本书系统梳理了超越传统的化学气相沉积（CVD）的“自下而上”和“自上而下”的宏观单晶生长策略。重点探讨了激光辅助外延和范德华力导向的分子束外延（MBE）在获得毫米级乃至厘米级无褶皱、低缺陷的单层和少层晶体方面的最新进展。讨论了如何利用晶圆表面微观形貌作为模板，实现晶格匹配与取向控制。 新型超导材料与拓扑材料的生长： 针对钇钡铜氧（YBCO）等高温超导体以及拓扑绝缘体（如Bi2Se3）的薄膜生长，我们关注的是如何精确控制费米能级附近的电子结构。这要求对掺杂剂的活性和生长温度对化学计量的微妙影响有极深的理解。内容涵盖了脉冲激光沉积（PLD）中靶材烧结技术对薄膜性能的决定性影响，以及如何通过超高真空条件下的原子层级控制来抑制杂质相的形成。 --- 第三部分：先进的生长技术与原位表征 晶体生长不再是“黑箱”操作，现代技术要求对生长过程进行实时、高分辨率的监控和反馈控制。 晶体生长过程的智能反馈与控制： 本书详细介绍了如何将机器学习（ML）和人工智能（AI）算法应用于晶体生长过程优化。通过整合拉曼光谱、透射电子显微镜（TEM）实时成像、光发射光谱（Photoluminescence）等数据，建立实时的生长状态判别模型。探讨了如何构建闭环反馈系统，自动调整气流、温度梯度或激光功率，以维持最佳生长条件，有效抑制突发性的晶格缺陷或孪晶的形成。 非平衡态和极端条件下的生长技术： 深入探讨了当前一些非常规或极端生长环境下的技术应用： 1. 超临界流体法（SCF）在合成具有特定孔隙率和均匀性的晶体中的应用及其传质/传热限制。 2. 微重力或模拟微重力环境下，如何利用界面张力占主导地位的条件来制备极低缺陷的球形晶体。 3. 高通量和自动化晶体生长平台的设计原理，用于快速筛选最佳生长参数组合。 原位（In-Situ）同步辐射与电子显微镜研究： 本章强调了理解生长机理的关键在于动态观察。我们详细介绍了如何利用同步辐射光源进行原位X射线衍射（XRD）和透射吸收谱（XAS），实时追踪原子在生长界面上的排列、键合变化以及缺陷的迁移路径。同时，结合环境透射电子显微镜（ETEM），观察在气相或液相气氛中晶体表面的重构与原子迁移过程，为开发新的生长模型提供直接的实验证据。 --- 结语：面向未来的挑战 本书最后总结了当前晶体生长领域亟待解决的几个核心科学问题，包括如何实现原子级精度下任意复杂化学组分的宏观单晶生长，如何系统化地设计具有特定功能梯度的晶体结构，以及如何将量子计算的理论应用于新型晶体材料的预测与合成。 本书是为那些不满足于现有成熟技术，并致力于推动晶体生长科学边界的研究人员和工程师量身定制的深度参考资料。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚入行不久的晶体生长研究者，这本书对我来说简直是打开了一扇新世界的大门。虽然我并非直接从事某些特定领域的晶体生长，但书中对晶体生长普遍性原理的深入剖析，让我受益匪浅。尤其让我印象深刻的是关于“缺陷控制与晶体质量提升”的章节。作者们系统地梳理了各种可能影响晶体质量的因素，从原材料的纯度、生长环境的洁净度，到生长过程中的温度波动、应力分布，再到后期的退火处理，每一个环节都进行了详尽的论述。他们不仅提供了理论上的解释，还结合大量的实验数据和图表，展示了如何通过精细的工艺控制来最大程度地减少位错、空位、杂质等缺陷的产生。书中还介绍了一些先进的无损检测技术，用于表征晶体质量，这对我后续的实验设计和结果分析提供了非常有价值的参考。此外，关于“晶体生长模拟与计算方法”的介绍也让我眼前一亮。随着计算能力的提升，数值模拟在晶体生长研究中的作用越来越重要。书中详细介绍了不同尺度的模拟方法，从分子动力学模拟到有限元分析，以及它们在预测生长行为、优化工艺参数方面的应用。虽然我可能暂时用不上这些复杂的模拟工具，但了解其原理和潜力，对于我理解学科前沿发展趋势非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

尽管我从事的晶体生长领域并非书中所详述的所有内容，但这本书的价值依然是毋庸置疑的。它提供了一种非常全面和深入的视角来审视晶体生长这一复杂的科学过程。我最喜欢的部分是关于“晶体生长中的化学反应与物质传输”的分析。书中对于不同晶体生长方法中涉及的化学反应机理，如固相反应、液相反应、气相反应等，进行了细致的阐述，并且重点分析了物质如何在生长界面处进行传输。例如，在讨论Czochralski法生长氧化物晶体时，书中详细解释了熔体中的组分如何通过对流和扩散作用到达晶体生长界面，以及如何通过控制这些传输过程来影响晶体的化学计量比和杂质分布。这种对过程细节的深入挖掘，让我对许多看似简单的生长过程有了更深刻的理解。此外，书中关于“晶体生长过程中的测量与表征技术”的介绍也极具启发性。作者们不仅列举了常用的晶体生长监测技术，如温度传感器、应力计、在线成像系统等，还介绍了如何利用这些技术来实时调控生长过程，以及如何通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段来表征生长出的晶体质量。这些信息对于优化生长工艺、解决实际生产中的问题非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

我是一名材料科学专业的学生，在学习晶体生长课程的过程中，我的教授强烈推荐了这本手册。不得不说，它的内容比我想象的要深刻和广泛得多。其中关于“晶体生长中的热力学与动力学原理”的阐述，为我打下了坚实的基础。书中清晰地解释了晶体生长的基本驱动力，比如自由能的降低，以及不同生长机制（如表面吸附、原子扩散、成核等）的动力学过程。作者们通过引入熵增、吉布斯自由能等概念，帮助我理解了晶体生长的可逆性和不可逆性，以及如何通过外部条件来调控这些过程。对我来说，最难忘的部分是关于“外延生长机理与应用”的章节。书中详细介绍了薄膜外延生长的各种技术，如分子束外延(MBE)和化学气相沉积(CVD)，以及它们在制备高质量半导体、光学材料等方面的应用。作者们不仅解释了外延生长的基本原理，还深入讨论了生长速率、衬底温度、气体组分等参数对薄膜形貌、结晶度和掺杂均匀性的影响。这部分内容让我对现代材料制备技术有了更直观的认识，也让我看到了晶体生长在实际应用中的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书我拿到手有一段时间了，一直想找个时间好好翻阅一下。首先，封面设计就很有质感，厚实的纸张和精美的排版，一看就是重量级的学术著作。虽然标题里有“晶体生长手册”，但它的内容深度和广度远超我的想象。我特别感兴趣的是其中关于“特定晶体体系的生长动力学”的章节，作者们详细剖析了不同材料体系（比如半导体、盐类、金属氧化物等）在生长过程中遇到的独特挑战和解决方案。举个例子，在讨论GaAs单晶生长时，书中不仅列举了Czochralski法和Bridgman法的具体工艺参数，还深入探讨了熔体成分、温度梯度、气氛控制等因素对晶体质量的影响，甚至还引用了最新的理论模型来解释缺陷的形成机理。读完这部分，我感觉自己对这些复杂体系的理解有了质的飞跃，不再只是停留在表面的操作层面，而是能从微观机制上去把握。此外，关于“晶体生长中的相变与界面现象”的论述也极大地启发了我。书中对固液界面、固固界面的形成、演化以及其在晶体生长中的作用进行了深入的分析，特别是对于多晶转单晶、孪晶形成等现象的解释，提供了非常清晰的物理图像。虽然我目前的研究方向与此并不直接相关，但这些基础性的概念和方法论对于任何从事材料科学研究的人来说都极具价值。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在晶体生长领域摸爬滚打了多年的老兵，我一直致力于寻找能够带来全新视角和深度见解的学术著作。这本书无疑满足了我的期待。我特别欣赏书中对“晶体生长界面稳定性理论”的深入探讨。它不仅仅是简单地罗列公式，而是将复杂的界面稳定性判据与具体的生长过程相结合，分析了诸如拉普拉斯压力、溶质扩散、热扩散等多种因素对界面形貌的影响。作者们通过大量的案例研究，比如不同生长模式下的界面稳定性变化，以及如何通过改变生长参数来控制界面形态，为我们提供了非常实用的指导。这对于理解和避免诸如枝晶生长、凹陷生长等不良生长现象至关重要。另外，书中关于“先进晶体生长技术”的介绍也给我留下了深刻的印象。我特别关注了关于“垂直 Bridgman (VB) 法”在高性能半导体材料生长中的应用。书中详细阐述了VB法相对于传统Bridgman法的优势，例如更好的温度梯度控制和更稳定的界面，以及如何在特定材料体系中实现高质量单晶的生长。尽管我本人并不直接操作VB法，但这种对前沿技术的分析和比较，让我对该领域的发展有了更清晰的认识，也激发了我思考是否可以将类似的思路应用到我自己的研究中。

评分☆☆☆☆☆

不错的一本工具书，虽是影印版还不错

评分☆☆☆☆☆

很好非常好，真是不错啊

评分☆☆☆☆☆

斯普林格影印英文版，支持～

评分☆☆☆☆☆

挺好的，我喜欢…

评分☆☆☆☆☆

挺好的，我喜欢…

评分☆☆☆☆☆

正品行货，值得买，下次还会购买

评分☆☆☆☆☆

专业书籍，比较全面。

评分☆☆☆☆☆

挺好的，我喜欢…

评分☆☆☆☆☆

好用