現代物理基礎叢書·典藏版：薄膜生長（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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吳自勤，王兵，孫霞 著

圖書標籤:

• 物理學
• 材料科學
• 薄膜技術
• 半導體
• 錶麵物理
• 晶體生長
• 真空技術
• 納米技術
• 材料工程
• 固體物理

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030367310

版次：2

商品編碼：12050383

包裝：平裝

叢書名： 現代物理基礎叢書·典藏版

開本：16開

齣版時間：2013-03-01

用紙：膠版紙

頁數：355

字數：450000

正文語種：中文

內容簡介

　　《現代物理基礎叢書·典藏版：薄膜生長（第2版）》集中介紹瞭薄膜科學中的關鍵部分-一薄膜生長，全書由五個方麵15章的內容組成：第1至4章主要從薄膜的角度介紹相平衡和晶體錶麵原子結構的基礎知識。第五至七章主要介紹薄膜中的缺陷和擴散。第八、九章主要介紹薄膜生長的三種模式和成核長大動理學，第十至十三章主要介紹金屬薄膜、半導體薄膜、氧化物薄膜的生長和生長中齣現的分形現象，第十四、十五章介紹薄膜製備和研究的各種方法，《現代物理基礎叢書·典藏版：薄膜生長（第2版）》不僅係統地介紹瞭有關薄膜生長的固體物理學知識，而且介紹瞭薄膜生長的前沿進展和薄膜檢測的各種先進方法，
　　《現代物理基礎叢書·典藏版：薄膜生長（第2版）》可作為固體物理、材料科學專業的研究生教學用書，也可供從事薄膜研製和生産的科技人員參考。

內頁插圖

目錄

第二版前言
第一版前言

第一章 相平衡和界麵相
1．1 相平衡
1．2 元素和閤金的相圖
1．3 固溶體的能量
1．4 固溶體的組態熵
1．5 界麵相
1．6 界麵麯率半徑對壓強的影響
1．7 晶體錶麵能、界麵能和黏附能
1．8 固體錶麵張力的測定方法
1．9 錶麵能對薄膜穩定性的影響
參考文獻

第二章 晶體和晶體錶麵的對稱性
2．1 晶體的對稱性
2．1．1 晶體的平移對稱性（平移群）
2．1．2 14種布拉維點陣和7種晶係
2．1．3 32種點群
2．1．4 230種空間群
2．1．5 群的基本概念
2．2 晶體錶麵的對稱性
2．2．1 晶體錶麵的平移對稱性
2．2．2 5種二維布拉維點陣和4種二維晶係
2．2．3 10種二維點群
2．2．4 17種二維空間群
2．3 晶麵間距和晶列間距公式
2．3．1 晶麵間距公式
2．3．2 晶列間距公式
2．4 倒易點陣
2．4．1 三維倒易點陣
2．4．2 二維倒易點陣
2．4．3 倒易點陣矢量和晶列、晶麵的關係
參考文獻

第三章 晶體錶麵原子結構
3．1 -些晶體錶麵的原子結構
3．2 錶麵原子的配位數
3．3 錶麵的颱麵一颱階一扭摺（TLK）結構
3．4 鄰晶麵上原子的近鄰數
3．5 晶體錶麵能的各嚮異性
3．6 颱階和颱麵的粗糙化
參考文獻

第四章 再構錶麵和吸附錶麵
4．1 再構錶麵和吸附錶麵結構的標記
4．2 半導體再構錶麵結構
4．2．1 Si（111）
4．2．2 Si（001）
4．2．3 Si（110）
4．2．4 Ge（111）
4．2．5 Ge（001）
4．2．6 GeSi（111）
4．2．7 GaAs（110）
4．2．8 GaAs（001）
4．2．9 GaAs（111）
4．3 金屬再構錶麵結構
4．4 吸附錶麵結構
4．4．1 物理吸附和化學吸附
4．4．2 Si吸附錶麵
4．4．3 Ge吸附錶麵
4．4．4 GaAs吸附錶麵
4．4．5 金屬的吸附錶麵
4．5 錶麵相變
……

第五章 薄膜中的晶體缺陷
第六章 外延薄膜中缺陷的形成過程
第七章 薄膜中的擴散
第八章 薄膜的成核長大熱力學
第九章 薄膜的成核長大動理學
第十章 金屬薄膜的生長
第十一章 半導體薄膜的生長
第十二章 氧化物薄膜的生長
第十三章 薄膜中的分形
第十四章 薄膜的製備方法
第十五章 薄膜研究方法

前言/序言

　　《薄膜生長》第一版齣版於2001年9月，到2010年1月第五次印刷，共印刷8300冊，這說明，此書作為研究生教材擁有較廣泛的讀者，正如《薄膜生長》第一版前言所述，隨著固態高科技産業的迅速發展，薄膜科學和技術愈來愈受到重視，薄膜領域中科研和生産的聯係愈來愈緊密，這十幾年來齣現瞭不少薄膜生長、薄膜結構、薄膜研究方法的新知識，需要把它們補充到本書的專題部分中去（基礎部分基本上沒有變動）。
　　這些新增加的內容主要是：
　　1）本書第二版增加瞭11.7節“石墨烯的製備、結構和性質”和11.8節“拓撲絕緣體的製備、結構和性質”，這兩節介紹近年來得到廣泛重視的新型薄膜材料。石墨烯是近乎完美的二維材料。由於石墨烯獨特的電子結構、優異的物理性質及潛在的應用前景，它的發現獲得2011年度諾貝爾物理學奬。拓撲絕緣體是近十年來發現的新型固體材料，其主要特徵是固體內部為絕緣體，其錶麵態或邊緣態是導體，這種材料具有新奇的量子性質。
　　2）本書第二版13.4節“金屬誘導非晶半導體薄膜低溫快速晶化”是本書第一版13.3.2小節“非晶態薄膜中的分形晶化”發展齣來的一小節。過去的內容以基礎研究成果為主，目前增加的最主要是應用基礎研究成果。為瞭使快速晶化的薄膜能滿足器件製備的要求，研究重點集中在使晶態半導體薄膜的晶粒盡可能大、錶麵盡可能光潔，並能覆蓋宏觀器件要求的全部麵積。
　　3）薄膜研究方法（本書第一版第十五章）中的“X射綫衍射方法”的以下3小節增加瞭較多的內容：
　　15.1.3節“高分辨和掠入射X射綫衍射”；
　　15.1.4節“外延薄膜的一些高分辨X射綫衍射實驗結果”；
　　15.1.5節“掠入射衍射的一些實驗結果”。
　　掠入射X射綫（與樣品錶麵的夾角為1度量級）的全外反射效應顯著增強瞭樣品錶層的衍射強度，使高分辨和掠入射X射綫衍射一起成為納米量級薄膜三維結構和多層結構的常規研究方法。
　　4）本書第一版第十五章中的“光電子能譜（PES）”擴充為以下3小節：
　　15.4.1節“X光電子能譜（XPS）”；
　　15.4.2節“紫外光電子能譜（UPS）及反嚮光電子能譜（IPES）”；
　　15.4.3節“角分辨光電子能譜（ARPES）”；
　　反嚮光電子能譜利用5^15eV入射電子激發齣來的發光譜測定價帶上麵的空能帶中電子狀態的分布，這裏的ARPES特彆重要，它也是一種紫外光電子能譜，它的突齣優點是可以同時測定光電子的能量和動量（角分辨的功能），成為測定單晶薄膜以及新型材料的能帶結構的先進方法。
　　5）本書第十五章中的“掃描探針顯微術（SPM）”主要擴充瞭以下1小節：
　　15.5.1節“掃描隧道顯微術和譜學（STM/STS）”。
　　擴充的內容包括近年來得到廣泛應用的STS譜學方法，包括一次微分譜和二次微分譜的原理和方法，以及新發展齣來的譜學成像方法。這些方法主要用於錶麵電子態的測量（一次微分譜）和振動激發態或自鏇激發態（二次微分譜）的測量。STS譜學技術已成為錶麵局域電子態探測的常規方法。
　　近年來，電子顯微術有很多新的進展，由於我們有一本新書《微分析物理及其應用》（丁澤軍、吳自勤、孫霞、張人佶編著，中國科學技術大學齣版社，2009）可供參考，本書第二版沒有作補充。
　　補充後的第二版字數約為450000，比第一版的字數351000增加約1／4，並且列入科學齣版社“現代物理基礎叢書”。
　　為瞭便於讀者查閱有關資料，本書第二版的末尾增加瞭索引。

現代物理基礎叢書·典藏版：先進半導體材料與器件物理 本書導讀： 本冊《現代物理基礎叢書·典藏版：先進半導體材料與器件物理》旨在係統、深入地闡述當代半導體科學與工程領域的核心理論、前沿技術以及關鍵器件的工作機理。隨著信息技術的飛速發展，對半導體材料性能的要求日益苛刻，本捲著眼於新一代集成電路、光電器件以及功率電子器件的物理基礎，為科研人員、工程師及高年級本科生提供一個全麵且深入的學習資源。 第一部分：半導體物理基礎的深化與拓展 本部分從晶體結構和電子能帶理論齣發，對傳統半導體物理概念進行深化與拓展，為理解現代高性能器件奠定堅實的理論基礎。 第一章：晶體生長與缺陷工程 詳細介紹瞭高品質半導體單晶的生長技術，特彆是對於新型化閤物半導體（如氮化物、磷化物）和寬禁帶半導體（如碳化矽、氮化鎵）的分子束外延（MBE）、化學氣相沉積（MOCVD）等先進外延技術。重點討論瞭晶體生長過程中界麵控製的挑戰、位錯、點缺陷等固有缺陷的形成機理及其對載流子輸運特性的影響。強調瞭缺陷工程在優化器件性能中的雙重作用：既要通過退火、摻雜等手段消除有害缺陷，也要利用特定缺陷調控材料的電學和光學性質。 第二章：載流子輸運理論進階 超越經典的德魯德模型，本章深入探討瞭量子尺寸效應下的載流子輸運行為。內容涵蓋：量子阱、量子綫和量子點中的能級結構和態密度修正；高場強下的載流子散射機製，包括錶麵粗糙度散射、界麵缺陷散射以及聲子散射的詳細分析；以及載流子輸運的濛特卡洛模擬方法及其在復雜異質結構中的應用。此外，還將介紹隧道效應、熱電子發射等在納米尺度器件中至關重要的輸運機製。 第三章：半導體能帶工程與有效質量理論 本章聚焦於如何通過應變工程（Strain Engineering）和組分調控來設計和優化半導體的電子結構。詳細分析瞭應變對禁帶寬度、有效質量張量及載流子有效質量的影響，這是設計高性能異質結器件（如HBT、HEMT）的關鍵。引入瞭k·p微擾理論，用於精確計算復雜能帶結構（如III-V族和III-N族半導體）的能級分離和光學躍遷概率。 第二部分：前沿半導體材料與異質結構 本部分集中討論瞭當前信息和能源技術的核心驅動力——新型半導體材料及其構築的復雜異質結。 第四章：寬禁帶半導體（WBG）物理與器件 重點剖析瞭碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）的獨特物理特性，如極高的擊穿電場強度、高電子遷移率和優異的熱穩定性。討論瞭SiC和GaN的p型摻雜難題及解決方案，以及如何利用AlGaN/GaN異質結形成高二維電子氣（2DEG）的物理機製。深入分析瞭基於這些材料的肖特基勢壘二極管（SBD）、高電子遷移率晶體管（HEMT）以及功率MOSFET的工作原理和效率瓶頸。 第五章：二維（2D）材料的電子學特性 介紹瞭石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs，如MoS2, WSe2）等二維材料的獨特電子結構和超高載流子遷移率的來源。探討瞭如何在範德華異質結構中實現材料的層間耦閤和物性調控。特彆關注瞭二維材料在低功耗晶體管、柔性電子器件以及超快光電器件中的應用潛力，包括其狄拉剋錐或直接帶隙特性的利用。 第六章：量子點（Quantum Dots）與低維結構 係統闡述瞭量子點的能級量子化現象及其尺寸依賴的光譜特性。討論瞭半導體量子點的閤成方法（如化學閤成法和外延法），以及其在光發射器件（QLED）中的應用。重點分析瞭量子點器件中的激子動力學、載流子捕獲與復閤過程，以及如何通過錶麵鈍化來提高量子效率。 第三部分：先進半導體器件物理 本部分將理論與實際器件緊密結閤，剖析瞭現代電子和光電器件的設計原則與工作機製。 第七章：光電器件的載流子動力學 詳細解析瞭激光二極管（LD）和光電探測器（PD）中的關鍵物理過程。對於LD，深入討論瞭受激輻射、腔體設計對閾值電流的影響、以及室溫和高溫下的效率滾降。對於光電探測器，著重分析瞭雪崩光電二極管（APD）中的倍增機製和噪聲來源，以及如何利用異質結結構來優化光吸收和載流子分離效率。 第八章：先進晶體管的尺度效應與性能極限 針對CMOS技術的尺寸縮小趨勢，本章分析瞭短溝道效應的物理成因，如溝道長度調製、勢壘降低效應。隨後，係統介紹瞭解決這些問題的關鍵技術：高K/金屬柵極技術對界麵物理的影響、應變矽技術對遷移率的提升機製。此外，還探討瞭鰭式場效應晶體管（FinFET）和全環繞柵極晶體管（GAAFET）在靜電控製和亞閾值擺幅方麵的優勢。 第九章：功率器件的擊穿與熱管理 本章聚焦於電力電子領域對半導體器件的要求。詳細分析瞭PN結在反嚮偏壓下的擊穿機理（雪崩擊穿與齊納擊穿）。對於MOSFET和IGBT等功率器件，重點討論瞭導通電阻（$R_{on}$）與擊穿電壓之間的權衡關係（優選麯綫）。此外，還涵蓋瞭由於高功率密度導緻的半導體芯片熱管理挑戰，如熱阻計算和先進封裝技術在熱耗散中的作用。 總結與展望： 本書的編寫力求理論的嚴謹性與工程應用的緊密結閤，通過大量的圖錶和實例分析，幫助讀者構建一個完整且深入的現代半導體物理知識體係。它不僅是理解現有主流技術的基石，更是探索未來器件（如拓撲絕緣體器件、自鏇電子學器件）物理特性的理論準備。本書對材料的微觀結構、能帶調控以及宏觀電學性能之間的內在聯係進行瞭全麵梳理，是半導體領域專業人士不可或缺的參考書目。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我耳目一新！作為一名對材料科學抱有濃厚興趣的學生，我一直渴望找到一本能夠係統性地梳理薄膜生長技術，並深入講解其背後原理的教材。《現代物理基礎叢書·典藏版：薄膜生長（第2版）》恰好滿足瞭我的需求。這本書的內容豐富且邏輯清晰，從基礎的物理化學概念齣發，逐步深入到各種復雜的薄膜生長過程。我尤其被書中對“生長模式”（如Frank-van der Merwe, Volmer-Weber, Stranski-Krastanov）的生動解釋所吸引，它幫助我理解瞭不同材料組閤和生長條件下，薄膜如何自發形成不同的三維形貌。書中還詳細介紹瞭各種薄膜生長技術的物理過程，包括物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、分子束外延（MBE）和原子層沉積（ALD）等，並且對比瞭它們各自的優缺點以及在不同領域的應用。我非常期待進一步學習書中關於“錶麵遷移率”、“缺陷控製”以及“應力管理”等內容，因為這些都是影響薄膜性能的關鍵因素。這本書的圖文並茂，加上詳細的理論推導，讓我能夠更直觀、更深入地理解薄膜生長的奧秘。總的來說，這是一本非常優秀的教材，它不僅傳授知識，更重要的是激發瞭我對薄膜科學研究的興趣和熱情。

評分☆☆☆☆☆

這本書實在是太令人驚喜瞭！我最近一直在關注半導體行業的發展，尤其是各種新型材料的製備技術，而薄膜生長絕對是其中的核心。拿到這本書的第一感覺就是它分量十足，印刷質量也相當不錯，屬於那種可以放在書架上慢慢品鑒的“典藏版”。我還沒來得及深入研讀，但粗略翻閱瞭一下目錄和一些章節，就能感受到作者在各個方麵都做瞭非常詳盡的梳理。從基礎的物理化學原理，到各種不同的薄膜生長技術（比如PVD、CVD、MBE等等），再到錶徵和應用，幾乎涵蓋瞭一個研究者或工程師在工作中可能遇到的方方麵麵。我特彆欣賞它在介紹原理時，並沒有止步於概念的羅列，而是深入淺齣地講解瞭背後的物理機製，例如晶體取嚮、界麵能、應力等對薄膜形貌和性能的影響，這對於理解不同生長條件下的結果至關重要。而且，從書中提到的各種具體案例和實驗數據來看，這本書的內容是非常貼閤實際應用的，絕不是紙上談兵。我尤其期待深入學習其中的“原子層沉積（ALD）”部分，因為這個技術在精密製造領域有著越來越廣泛的應用前景，能夠精確控製薄膜厚度至納米級彆，這對於器件性能的提升至關重要。總之，這本書的齣版對於國內薄膜科學領域的研究者和工程師來說，無疑是一筆寶貴的財富，它提供瞭一個全麵、深入的學習平颱，相信能幫助我們更好地理解和掌握這項關鍵技術。

評分☆☆☆☆☆

自從拿到這本《現代物理基礎叢書·典藏版：薄膜生長（第2版）》，我就愛不釋手瞭。我一直從事與微電子製造相關的工作，薄膜的製備是整個工藝鏈條中至關重要的一環，因此我對這方麵的專業書籍一直有著很高的要求。這本書的齣版，無疑為我們提供瞭一個非常好的學習和參考平颱。它在內容上非常全麵，從基礎的原子吸附、錶麵擴散、成核動力學，到各種主流的薄膜製備技術（如PVD、CVD、MBE、ALD等），再到薄膜的錶徵手段和性能評價，幾乎涵蓋瞭薄膜生長領域的所有重要方麵。我特彆欣賞書中對各種生長方法的原理、優缺點以及適用範圍的詳細對比分析，這對於我們選擇最適閤特定應用的生長技術非常有幫助。而且，書中對於“生長機理”的深入探討，能夠幫助我們理解在實際操作中遇到的各種問題，並從中找到解決方案。我尤其關注瞭關於“原子層沉積（ALD）”和“分子束外延（MBE）”的部分，因為這兩種技術在製備超薄、高精度薄膜方麵有著不可替代的優勢，對於研發下一代高性能電子器件至關重要。總而言之，這是一本兼具理論深度和實踐指導意義的優秀書籍，強烈推薦給所有從事薄膜相關研究和工程的同行們。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容真的讓我眼前一亮，完全超齣我的預期！我一直對材料科學的微觀世界充滿好奇，尤其是那些肉眼看不見的薄膜是如何在原子層麵堆積起來的。拿到《現代物理基礎叢書·典藏版：薄膜生長（第2版）》後，我被它紮實的理論基礎和豐富的實踐內容深深吸引。書中對於薄膜生長過程的物理化學原理的闡述，簡直是教科書級彆的。它不僅僅是介紹各種生長技術（比如濺射、蒸發、化學氣相沉積等），更重要的是深入剖析瞭這些技術背後的動力學過程，例如原子如何從氣相吸附到基底錶麵，如何擴散，如何成核，以及最終如何形成具有特定結構的薄膜。我尤其喜歡書中關於“錶麵擴散”、“錶麵能”和“成核理論”的講解，這對於理解為什麼不同的生長條件下會形成不同的薄膜形貌（例如島狀生長、層狀生長）至關重要。而且，書中還花瞭大量的篇幅介紹如何通過精確控製生長參數（如溫度、壓力、氣體流量）來調控薄膜的微觀結構、晶界、缺陷密度，進而影響其宏觀的電學、光學、磁學性能。我對於書中關於“應力弛豫機製”的介紹非常感興趣，因為在製備大尺寸薄膜時，應力是常常會遇到的一個挑戰。總的來說，這本書為我打開瞭一個理解薄膜生長的新視角，它不僅是知識的傳播，更是對研究思路的啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我的福音！之前一直在尋找一本能夠係統性地介紹薄膜生長各個方麵的權威著作，苦於市麵上要麼過於淺顯，要麼過於偏重某一特定技術。直到我看到瞭這本《現代物理基礎叢書·典藏版：薄膜生長（第2版）》，我纔意識到自己找對瞭地方。這本書的編排邏輯非常清晰，從最基礎的物理概念引入，循序漸進地講解瞭各種薄膜生長機製，包括但不限於氣相沉積、液相沉積以及一些新興的生長方法。我印象最深的是它在闡述“外延生長”時，對襯底與薄膜之間相互作用的詳細描述，這對於理解晶體結構和取嚮的形成有著決定性的作用。書中大量的圖示和錶格，讓原本抽象的物理過程變得生動易懂，而且附帶的公式推導也相當嚴謹，滿足瞭科研工作者對理論深度上的需求。我特彆關注瞭關於“應力”和“缺陷”的部分，因為這些因素往往是影響薄膜性能的關鍵，而這本書則對如何控製和減小這些不利因素提供瞭非常實用的指導。而且，第二版在內容上應該有更新，我非常期待其中關於納米薄膜和多層結構生長的內容，這對於當前熱門的納米技術和器件研究至關重要。總而言之，這是一本集理論性、係統性、實用性於一體的優秀教材，對於相關領域的學習者和研究者來說，絕對是不可或缺的參考書。