Micro and Nanotechnology: Materials, Processes, Packaging, and Systems II pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Chiao, Jung-Chih (EDT)/ Jamieson, David N. (EDT)/ Faraone, Lorenzo (EDT)/ Dzurak, Andrew S. (EDT)

出品人:

页数:620

译者:

出版时间:

价格:165

装帧:Pap

isbn号码:9780819456106

丛书系列:

图书标签:

• Microtechnology
• Nanotechnology
• Materials Science
• MEMS
• Nanomaterials
• Packaging
• Microfabrication
• Nanofabrication
• Sensors
• Systems Engineering

先进材料与器件的未来：从微观到宏观的系统化探索 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且前沿的视角，聚焦于当前材料科学、微纳加工技术以及先进系统集成领域的核心挑战与突破性进展。本书并非关注特定的“微纳技术”教材，而是着重于构建跨学科的理论框架和工程实践指南，以应对下一代电子、能源、生物医疗及智能系统的需求。 第一部分：基础材料的超常性能与设计 本部分深入探讨了构建高性能器件所需的结构与功能材料。我们不再局限于传统的硅基材料，而是将重点放在低维材料的量子效应与工程化应用上。 1. 拓扑材料与二维晶体的能带工程： 详细分析了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）以及黑磷等二维材料的独特物理化学性质。重点阐述了如何通过外场（电场、应力）或界面工程来精确调控其电子结构、载流子迁移率及光电响应特性。内容涵盖了拓扑绝缘体在低功耗晶体管设计中的潜力，以及如何通过层间堆叠实现新型莫尔超晶格的电子行为操控。这部分提供了严谨的密度泛函理论（DFT）计算方法指导，用于预测新材料的稳定性与功能性。 2. 新型功能薄膜的精密沉积与表征： 探讨了原子层沉积（ALD）和脉冲激光沉积（PLD）技术在制备高介电常数（High-k）、铁电体以及抗辐照材料薄膜中的精确控制。重点关注薄膜中的晶界、缺陷工程及其对宏观性能（如漏电流、存储窗口）的影响。内容包括同步辐射光源下的原位X射线衍射（XRD）技术，用于实时监测薄膜生长过程中的相变和应力演化。 3. 复合材料与结构-功能一体化设计： 关注如何将不同维度的材料（如纳米颗粒嵌入聚合物基体、纤维增强复合体）进行协同设计，以实现多目标优化（例如，高强度与电磁屏蔽的兼顾）。详细介绍了增材制造（3D打印）技术在功能材料结构化中的应用，特别是如何控制打印过程中的热梯度和界面结合质量，以保证宏观结构的可靠性。 第二部分：从微米到纳米的精密制造范式 本部分超越了传统的微电子制造流程，聚焦于面向特定应用的功能化、异构化制造技术。 1. 非硅基与柔性电子的制造挑战： 深入分析了氧化物半导体（如IGZO）和有机半导体在大规模集成中的工艺窗口问题。重点阐述了喷墨打印、卷对卷（R2R）处理等大面积、低成本制造技术在柔性衬底上实现高精度图案化的关键瓶颈，包括墨水配方设计、干燥动力学控制以及与底层结构的兼容性。 2. 纳米尺度操控与三维构建： 探讨了聚焦离子束（FIB）的精修技术以及电子束直写（EBL）的效率提升策略。特别强调了利用自组装（Self-Assembly）机制（如纳米压印、化学相分离）来实现高密度、高均匀性纳米结构的潜力，并讨论了如何通过模板设计来指导缺陷控制。此外，本书还介绍了体相微加工（Bulk Micromachining）技术在制造高深宽比结构（如MEMS谐振器、微流控芯片）中的最新进展。 3. 异构集成与先进互连技术： 本节讨论了如何将不同材料、不同工艺流程制造的功能模块（如CMOS电路、光子器件、MEMS传感器）有效地连接起来。详细介绍了混合键合（Hybrid Bonding）、超声波键合（Ultrasonic Bonding）的物理机制与可靠性考量。重点分析了微凸点（Micro-bump）阵列的共面性控制及其在提高I/O密度方面的作用，以及三维（3D）堆叠中的热管理对长期性能的影响。 第三部分：系统集成与新兴功能实现 本部分将目光投向工程应用的最终实现，关注如何将上述材料和制造技术转化为具有特定功能的复杂系统。 1. 能量收集、存储与转换的集成： 探讨了固态电池架构中电极/电解质界面的阻抗控制，以及新型热电材料在集成器件中的效率提升路径。重点介绍了如何将压电纳米发电机（PENGs）与能量管理电路进行高效耦合，实现对环境微小振动的能量采集。 2. 生物/化学传感器的界面优化： 分析了生物分子识别界面设计中的关键问题，例如表面等离子体共振（SPR）传感器的局域场增强机制，以及电化学传感器中电极材料的生物相容性与选择性。详细阐述了微流控通道的表面修饰技术，以确保靶向分子的富集效率和最小化非特异性吸附。 3. 边缘计算与智能系统的热力学约束： 随着计算密度的增加，热管理成为系统可靠性的核心瓶颈。本书分析了热界面材料（TIMs）的导热机理，并探讨了微通道散热器在芯片级主动冷却中的设计优化。内容还包括了如何利用新型相变材料（PCMs）在周期性热载荷下实现温度缓冲，以延长电子元件的寿命。 结论与展望： 本书最后对当前领域内的主要未决挑战进行了总结，包括面向大规模、低成本、高可靠性应用的制造范式转变、极端环境（高温、高辐射）下的材料设计，以及跨尺度仿真工具的进一步发展，为研究人员和工程师指明了未来的研究方向。本书的结构旨在促进读者建立从原子尺度设计到系统级性能验证的完整工程思维链。

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