内容简介
《晶体生长科学与技术(上册 第2版)》是一部在1981年出版的《晶体生长》基础上进行扩充和改写而成的集体创作,书中比较深入地论述了晶体生长的理论和技术,总结了国内外的主要实践经验和成果,重点介绍了我国在晶体领域中所取得的突出成就。全书共14章,分上、下册出版。
《晶体生长科学与技术(上册 第2版)》是上册(第1章至第7章),主要介绍晶体生长的热力学、动力学,溶液法,水热法,高温溶液法和从熔体中生长晶体及半导体晶体的生长。每章末尾提供了大量参考文献,书末还附有主题词索引和后记。
《晶体生长科学与技术(上册 第2版)》可供大专院校有关专业师生和从事晶体生长研究、晶体开发、应用的科技人员参考。
内页插图
目录
上册
《凝聚态袖理学丛书》出版说明
第二版序
第一版序
第一章 晶体生长热力学
§1.1 相平衡及相变
1.1.1 热平衡
1.1.2 力学平衡
1.1.3 传质平衡
1.1.4 相律
1.1.5 相变
§1.2 相图
1.2.1 单元系相图
1.2.2 二元系相图
1.2.3 三元系相图
1.2.4 参阅或绘制相图时的注意事项
1.1.3 相图在晶体生长中的应用
1.3.1 生长配料
1.3.2 生长方式的选择
1.3.3 晶体完整性与生长速率
1.3.4 生长后的热处理工艺
1.3.5 相图在晶体生长中的一个应用实例
参考文献
第二章 晶体生长动力学
§2.1 晶体生长形态
2.1.1 晶体生长形态与生长速率问的联系
2.1.2 晶体生长的理想形态
2.1.3 晶体生长的实际形态
2.1.4 晶体几何形态与其内部结构间的联系
2.1.5 环境相对晶体形态影响
§2.2 晶体生长的输运过程
2.2.1 输运的类型
2.2.2 边界层理论
§2.3 晶体生长界面的稳定性
2.3.1 研究界面稳定性应遵循的几个原则
2.3.2 生长界面稳定性的判据
2.3.3 界面稳定性动力学理论
§2.4 晶体生长界面结构理论模型
2.4.1 完整光滑面理论模型
2.4.2 非完整光滑面理论模型
2.4.3 粗糙界面理论模型
2.4.4 扩散界面理论模型
§2.5 晶体生长界面动力学
2.5.1 完整光滑面的生长
2.5.2 非完整光滑面的生长
2.5.3 粗糙界面的生长
2.5.4 扩散界面的生长
2.5.5 BOF体扩散理论和GGC体-表面耦合扩散理论
2.5.6 高聚物晶体生长
§2.6 晶体生长动力学研究实验方法
2.6.1 等组分方法
2.6.2 原位实时观祭法
2.6.3 显微照相法
2.6.4 光散射法
2.6.5 计算机模拟法
§2.7 空间晶体生长的微重力效应
2.7.1 微重力概念
……
参考文献
第三章 溶液法生长晶体
§3.1 溶液的概念
……
§3.2 溶液中晶体生长的平衡
§3.3 从溶液中生长晶体的方法
§3.4 溶液中培养单晶生长条件的控制和单晶的完整性
§3.5 凝胶法晶体生长
参考文献
第四章 水热法生长晶体
第五章 高温溶液法生长晶体
第六章 从熔体中生长晶体
第七章 半导体晶体生长
主题词索引
后记
下册
第八章 分子束外延及相关的单晶薄膜生长技术
第九章 人工宝石
第十章 合成云母
第十一章 人造金刚石
第十二章 有机晶体
第十三章 新型非线性光学晶体
第十四章 晶体的品质鉴定
前言/序言
我们正处在一个伟大历程的起点,要在本世纪内,实现我国农业、工业、国防和科学技术的现代化,把我们的国家建设成为社会主义的现代化强国,这是我们人民所肩负的伟大而光荣的历史使命。
我们认为,一个国家要解决工业发展问题,必须同时解决两个重大的课题:一个是能源问题;另一个是材料问题。能源问题是显而易见的,世界上正在大力研究从传统能源寻求新能源。而材料问题包括两方面。一方面是提供工农业建设所必需的一般传统材料,这部分材料的重要性是大家都知道的,包括钢铁、特种合金及合成材料等等,所有的机械、造船、桥梁、铁道、钻探等工业都需要它们;另一方面是研制特种材料,这些材料在数量方面虽则比较起来并不很大,但在各种现代化的技术中,如自动化技术、激光技术、计算机技术以及遥感及空间技术等方面都有特殊应用的范围。可以说,这些材料质量的好坏决定着技术水平的高低,而且只有在材料方面有所突破,才能希望技术本身有所突破。
我们认为材料问题的核心是晶体学问题。晶体学通过对固态物质的内部结构及缺陷的系统研究,可以了解到各种物质的组成规律以及这些结构和缺陷与各种物理性质的关系;它还通过研究在各种物理条件下晶体生长的规律,从而有可能生长出满足人们要所求的各种性能的单晶体。
晶体生长是指要生长出配比成分准确而又很少杂质及缺陷或甚至无杂质和无缺陷的单晶体,近年来,对于固态的理解在很大程度上是以单晶为基础的。由于单晶的研究,发现了许多金属的新性质。例如在单晶状态下,铁、钛和铬实际上都是软金属,而晶须的力学强度要比同一物质在多晶情况下的大一千倍。物理学家需要完整的单晶来研究辐射损伤、超导性、核磁共振、电子顺磁共振等,而化学家则往往需要完整的单品来研究晶体结构,固体的各向异性也只能靠单晶来测定。
以工业而论,对于单晶的需要恐怕再也没有比半导体更为迫切了。所以人们可以毫不夸张地说,半导体技术的发展实际上取决于晶体生长工作的发展。它一方面朝着难度较大的材料方面发展。而从锗到硅的过渡,使半导体器件在性能方面发生了一次革命,这一过渡是由于晶体生长工作者掌握了如何处理反应性较强而熔点较高的硅而完成的,半导体发展的另一方面是生长大面积的高完整性单晶。我们知道,电子计算机的最主要部件是大规模集成电路,而大规模集成电路的基本部件是大面积、高完整性的硅单晶。毫无疑问,提高计算机的科学技术水平,关键问题还是在晶体生长方面,今后大面积集成电路在密度及失效率方面的改进,相当的一部分将取决于所用晶体的质量。
关于磁性材料的情况也是如此。目前正在发展的一种电子计算机存储系统是石榴石磁泡系统。必须着重指出,晶体生长工作对这一特殊磁性材料起着无比重要的作用,因为首先要生长出符合理想配比成分而缺陷密度很低的稀土镓石榴石单晶,然后在此衬底材料上用液相取向附生(LPE)或化学气相淀积(CVD)的方法附生缺陷密度很低而无硬磁泡形成的稀土铁石榴石薄膜,这是先进的电子计算机存储系统的关键问题。
其它在激光材料、电光材料、铁电材料等方面的情况也是如此。
好的,这是一份关于《凝聚态物理学丛书·典藏版:晶体生长科学与技术(上册 第2版)》之外的,符合要求的图书简介。 --- 书名:《现代材料科学基础:从原子结构到宏观性能》 作者: [此处可填写虚构的作者姓名或团队] 出版社: [此处可填写虚构的出版社名称] 版次: 第四版 页码: 约980页 装帧: 精装,附全彩插图及图表 --- 内容简介 《现代材料科学基础:从原子结构到宏观性能》是一部系统性、深入性探讨材料科学核心原理与前沿应用的权威著作。本书旨在为物理学、化学、工程学以及材料学专业的学生、研究人员和行业专业人士提供一个全面而扎实的知识框架,涵盖了从微观尺度原子排列到宏观尺度材料行为的各个层面。 本书的结构设计旨在构建一条清晰的学习路径:首先确立原子尺度的基础,随后过渡到微观结构与缺陷的分析,最终深入探讨材料性能的形成机制及其在实际工程中的应用。它并非仅仅是对现有知识的简单罗列,而是侧重于揭示现象背后的物理化学机制,强调跨学科的融合与创新。 第一部分:材料世界的微观基石 本部分聚焦于材料科学的本源——原子与电子的相互作用。我们首先复习了晶体学基础,但更侧重于超越理想晶体的范畴,探讨非晶态材料(如玻璃和高分子)的短程有序结构,以及如何利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等先进表征技术来解析这些复杂结构。 尤其值得一提的是,本部分对电子结构理论的阐述进行了重大修订。引入了基于密度泛函理论(DFT)的计算模拟方法在预测新材料电子态、带隙结构及磁性行为中的应用。详细讨论了金属键、离子键、共价键在不同材料体系中表现出的细微差异及其对宏观电学性质(如导电性、超导电性)的决定性影响。 第二部分:结构演化与微观缺陷的力学 材料的性能往往被那些看似“不完美”的结构所主导。本部分对晶体缺陷的分类及其对材料宏观力学和电学行为的影响进行了详尽的分析。 重点突出了位错动力学在金属塑性变形中的核心作用。我们不仅阐述了刃型位错和螺型位错的基本运动模式,还深入探讨了位错之间的相互作用,以及通过晶界工程、第二相粒子析出等方式对位错运动进行有效“钉扎”的强化机制。对于陶瓷材料,则着重分析了空位和间隙原子在高温蠕变和扩散过程中的主导地位。 此外,本部分还引入了相变动力学的现代观点。通过吉布斯自由能分析和形核-长大理论,解释了合金中析出相的形成、马氏体相变的无扩散机制,以及热力学驱动力在材料微观结构演化中的作用。对于新型材料体系,如高熵合金(HEAs),专门辟章讨论了其复杂相图的构建与结构稳定性。 第三部分:材料性能的物理化学调控 本部分是连接“结构”与“应用”的桥梁,详细阐述了如何通过对材料微观结构的精准控制来实现特定功能的开发。 热学性能: 深入剖析了声子在晶格中的输运机制。讨论了晶界散射、点缺陷散射对热导率的抑制效应,这对于开发高性能热电材料至关重要。同时,对比了晶体和非晶材料在热膨胀系数上的差异。 光学与电学性能: 详述了光与物质的相互作用,包括光吸收、发射和散射。在电学方面,本书详细讲解了半导体中的载流子输运理论,包括漂移电流、扩散电流,并分析了PN结、肖特基势垒的形成机理。对于介电材料,重点讨论了极化机制、介电常数与频率的关系。 腐蚀与表面科学: 探讨了材料在环境中的稳定性。详细介绍了电化学腐蚀的基本过程,并着重介绍了钝化膜的形成机理、应力腐蚀开裂(SCC)的致使因素。表面科学部分涵盖了薄膜沉积技术的物理基础,如原子层沉积(ALD)的自限制生长机理。 第四部分:前沿材料与跨界应用 最后一部分将视野投向了材料科学的最新研究热点与工程应用领域。 先进功能材料: 包含了对压电/铁电材料的本征机理分析,如何通过电场诱导的畴翻转来实现能量转换;对磁性材料(铁磁性、反铁磁性、自旋电子学基础)的探讨,着重于斯格明子(Skyrmions)等新型磁结构。 能源材料学: 聚焦于锂离子电池电极材料的结构要求、固态电解质的离子扩散机制,以及光伏器件中活性层材料的光电转换效率瓶颈。 先进复合材料: 讨论了界面在增强复合材料性能中的关键作用,如纤维增强树脂基复合材料(FRC)和金属基复合材料(MMC)的界面粘接理论与断裂分析。 《现代材料科学基础》以其详实的理论推导、丰富的实验案例和对前沿技术的紧密跟踪,成为指导材料科学研究与工程实践的必备参考书。本书的第四版在内容上力求与时俱进,确保读者能够掌握支撑下一代技术创新的核心科学原理。