自组装纳米结构 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:张金中

出品人:

页数:301

译者:曹茂盛

出版时间:2005-1

价格:46.0

装帧:平装

isbn号码:9787502562625

丛书系列:

图书标签:

纳米
自组装
科技
书籍,不需分类
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具体描述

本书的原作者是在海外长期从事纳米材料研究的五位年轻有为的知名华裔学者，全书汇集了他们在纳米结构自组装科学与技术领域取得的最新研究成果，也是对当代纳米材料科学与技术领域部分研究工作的阶段性总结。　　纳米材料的研究与发展涉及组装与合成、性能表征和应用开发，本书从基础层面入手，循序渐进，由浅入深，图文并茂，集思想性、知识性、趣味性和通俗性于一体，全面介绍了自组装化学与物理、自组装结构表征和自组装结构的性质。本书主要内容包括：分子自组装与合成自组装的纳米结构，天然自组装纳米结构，基于刻蚀技术的纳米结构制作，纳米晶体自组装，纳米材料的结构特性和化学功能性，纳米结构的化学反应性、电化学性质和传输性质、光和电子功能，金属纳米材料的光学和动力学性质。　　本书的主要译者都是在国内长期从事纳米材料基础研究的中青年专家，他们力求能够准确地将这部著作的中文版呈现给国内的广大读者。　　本书适合于从事纳米材料与工程、物理学、化学化工、生命科学等领域的纳米科学技术的科研人员使用，也可作为高等院校相关专业的研究生及高年级本科生学习参考书。

现代材料科学前沿：多功能薄膜的制备、表征与应用本书简介本书深入探讨了现代材料科学领域中极具活力和潜力的一个分支——多功能薄膜技术。薄膜，作为一种厚度通常在纳米到微米量级的物质形态，因其独特的界面效应、尺寸效应和表面效应，在电子信息、新能源、生物医药以及环境保护等多个高新技术领域展现出不可替代的优势。本书旨在为材料学、物理学、化学、电子工程及相关专业的本科高年级学生、研究生以及科研工作者提供一本全面、深入且兼具实践指导意义的参考教材。全书内容结构清晰，逻辑严谨，从基础理论出发，逐步深入到前沿应用，力求全面覆盖多功能薄膜从设计理念、制备工艺到性能评价的全过程。第一部分：薄膜科学基础与理论（第1章至第3章）第1章：薄膜的物理化学基础本章首先回顾了凝聚态物理中与薄膜相关的基本概念，包括表面能、界面能、晶格匹配度对薄膜生长的影响。重点阐述了成膜过程的热力学驱动力与动力学控制因素，如原子/分子在基底上的吸附、迁移、岛状生长与层状生长（Frank-van der Merwe, Volmer-Weber, Stranski-Krastanov 机制）。此外，详细讨论了薄膜内部存在的缺陷结构，如空位、位错和晶界，及其对宏观物理性能的耦合效应。第2章：功能性薄膜的分类与设计原理多功能薄膜的“功能性”源于其特定的化学组分和结构排列。本章系统梳理了当前主流的功能性薄膜类型，包括：导电薄膜（金属、透明导电氧化物）、半导体薄膜（无机与有机半导体）、铁电/压电薄膜、磁性薄膜以及光学薄膜。着重讲解了如何通过组分工程（如掺杂、固溶）和结构工程（如超晶格结构、梯度结构）来实现特定功能的协同增强或复合效应，为实现“多功能集成”奠定理论基础。第3章：薄膜生长动力学与微观结构演变深入分析薄膜在不同生长条件（温度、压力、气氛）下，微观结构（晶粒尺寸、取向、薄膜粗糙度）的实时演变过程。引入了扩散理论、成核理论在薄膜生长模型中的应用，并介绍了先进的原位监测技术（如原位拉曼光谱、实时椭偏仪）如何帮助研究人员捕获快速的生长事件。第二部分：先进薄膜的制备技术（第4章至第7章）本部分是本书的核心，详细介绍了实现高性能薄膜所依赖的关键制造工艺，并区分了物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和溶液法三大类。第4章：物理气相沉积（PVD）技术精讲 PVD因其出色的环境控制能力和对材料纯度的保证，在精密器件制造中占据主导地位。本章详细剖析了：真空蒸发技术：包括热蒸发与电子束蒸发，重点分析束斑控制与蒸发源选择。磁控溅射技术（Sputtering）：深入探讨了溅射的物理机制、靶材的种类（金属、陶瓷、复合靶），以及等离子体参数（功率密度、工作气压）对薄膜形貌和应力的调控。特别介绍了反应溅射和高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）的应用。第5章：化学气相沉积（CVD）与原子层沉积（ALD） CVD技术以其优异的厚度均匀性和对复杂结构的良好覆盖能力而著称。本章涵盖了热CVD、等离子体增强CVD（PECVD）的反应机理、气源选择与反应器设计。随后，重点介绍了原子层沉积（ALD），强调其自限制性反应的原理，如何在纳米尺度上实现亚单层级别的厚度控制和极高的保形性，这对于制造三维结构器件至关重要。第6章：溶液法与涂布技术溶液法以其成本效益高、易于大面积制备和环境友好性，成为新兴功能材料（特别是钙钛矿、有机半导体）的首选方法。本章详细介绍了：溶胶-凝胶法：在氧化物薄膜制备中的应用及醇盐水解缩合过程的化学控制。旋涂、狭缝涂布与喷墨打印：分析了流体力学在薄膜均匀性中的作用，如何通过调控溶液粘度、表面张力及干燥速率来控制最终薄膜的微观结构。第7章：薄膜后处理与界面工程薄膜的性能往往不是一步到位形成的。本章关注沉积后的关键步骤：热退火与固态反应：阐述了晶化、缺陷修复和界面扩散的动力学过程。离子束辐照与激光处理：探讨了如何利用高能粒子或瞬时热量来诱导薄膜产生非平衡态结构或激活特定化学反应。第三部分：薄膜的表征与性能评价（第8章至第9章）高质量的薄膜研究必须依赖精确的表征手段。本部分专注于那些能提供结构、形貌、化学成分和电学/光学特性的先进表征方法。第8章：结构与形貌表征技术 X射线衍射（XRD）：详细解析了薄膜的晶相鉴定、晶格常数确定、结晶度分析以及残余应力的计算。电子显微学（SEM/TEM）：重点介绍如何利用高分辨透射电镜（HRTEM）观察晶界结构、界面相互扩散层，以及如何通过聚焦离子束（FIB）进行样品制备。原子力显微镜（AFM）：用于定量评估薄膜的表面粗糙度、摩擦学性能和局部电学特性（如KPFM）。第9章：功能性薄膜的电学与光学性能测试针对不同功能薄膜，介绍相应的标准测试流程：电学测试：包括霍尔效应测量（载流子浓度与迁移率）、介电常数测量（LCR测试）、以及电荷陷阱分析（DLTS）。光学测试：椭偏仪在测量薄膜折射率、消光系数和厚度时的精确性，以及紫外-可见-红外光谱在带隙能量确定中的应用。第四部分：前沿应用案例与挑战（第10章至第11章）本书以最新的应用方向作结，展示了多功能薄膜在解决现实世界复杂工程问题中的潜力。第10章：能源转换与存储中的薄膜技术重点讨论固态电池中的电解质薄膜（如LLZO陶瓷薄膜）的离子导电性优化；高效光伏器件中的吸收层（如CIGS、钙钛矿）的载流子传输机制；以及燃料电池中催化层与质子交换膜的设计。第11章：柔性电子与传感器件探讨如何将高性能薄膜集成到柔性基底（如聚酰亚胺、PET）上。案例分析包括基于柔性压电薄膜（如AlN、PZT）的能量采集器（Energy Harvester）、高灵敏度的化学/生物传感器薄膜，以及用于柔性显示器的薄膜晶体管（TFT）技术。本书贯穿始终强调了“结构-性能-应用”之间的内在联系，通过大量的实例分析，帮助读者建立起从原子层面到器件层面的完整认知框架。全书配有大量图表和清晰的实验流程描述，是当代材料科学研究人员不可或缺的工具书。