Molecular Nanomagnets pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford Univ Pr

作者:Gatteschi, D./ Sessoli, Roberta/ Villain, Jacques

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2006-3

价格:$ 158.20

装帧:HRD

isbn号码:9780198567530

丛书系列:

图书标签:

分子磁性
纳米磁性
单分子磁体
量子磁性
自旋交叉
磁性材料
分子材料
化学
物理
纳米科学

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具体描述

Nanomagnetism is a rapidly expanding area of research which appears to be able to provide novel applications. Magnetic molecules are at the very bottom of the possible size of nanomagnets and they provide a unique opportunity to observe the coexistence of classical and quantum properties. The discovery in the early 90's that a cluster comprising twelve manganese ions shows hysteresis of molecular origin, and later proved evidence of quantum effects, opened a new research area which is still flourishing through the collaboration of chemists and physicists. This book is the first attempt to cover in detail the new area of molecular nanomagnetism, for which no other book is available. In fact research and review articles, and book chapters are the only tools available for newcomers and the experts in the field. It is written by the chemists originators and by a theorist who has been one of the protagonists of the development of the field, and is explicitly addressed to an audience of chemists and physicists, aiming to use a language suitable for the two communities.

电子材料科学前沿：先进功能薄膜的合成、表征与应用本书聚焦于当代电子材料科学领域最活跃的分支之一——先进功能薄膜技术。随着信息技术、能源存储和生物传感等领域的飞速发展，对材料性能的要求已不再局限于宏观尺度，而是深入到纳米级乃至原子级的精确调控。功能薄膜作为实现这些高性能电子、光学和电化学器件的关键载体，其制备工艺、结构-性能关系以及在实际系统中的集成应用，构成了本书的核心内容。本书旨在为高年级本科生、研究生以及相关领域的研发工程师提供一个全面、深入且实用的参考框架。我们不仅仅停留在理论介绍，更侧重于阐述如何将基础物理化学原理转化为可控制、可重复的薄膜制备技术，并最终实现特定功能。 --- 第一部分：薄膜基础理论与制备工艺的精选本部分奠定了理解先进功能薄膜所需的基础知识，重点剖析了从气相、液相到固相的多种沉积策略。第一章：薄膜生长动力学与形貌控制本章深入探讨了薄膜沉积过程中的基本物理化学过程，包括成核、二维和三维生长模式（如岛屿生长、层层生长、螺旋孪晶生长）的判据。详细分析了表面扩散、界面能和应力对薄膜晶粒尺寸、取向以及表面粗糙度的影响。我们特别关注临界成核尺寸和应力弛豫机制，这些是理解超薄膜缺陷控制的关键。讨论了如何通过调节衬底温度、蒸汽压和沉积速率，实现对薄膜微观结构的精准调控，以满足特定电子器件对界面特性的苛刻要求。第二章：物理气相沉积（PVD）技术深度解析 PVD是制备高纯度、高致密性薄膜的首选技术。本章系统梳理了三种主要的PVD方法： 1. 热蒸发与电子束蒸发：重点分析了高熔点材料的蒸发特性、束流均匀性控制，以及如何通过多源共蒸发实现复杂合金薄膜的精确组配。 2. 溅射沉积（Sputtering）：详细阐述了等离子体激发机制、靶材与等离子体的相互作用，以及溅射原子在真空腔内的输运过程。深入比较了直流磁控溅射（DC）、射频溅射（RF）和反应溅射（Reactive Sputtering）在制备金属、氧化物和氮化物薄膜时的优缺点和工艺窗口。 3. 脉冲激光沉积（PLD）：作为一种复杂氧化物薄膜制备的有力工具，本章着重讲解了激光-靶材相互作用的物理过程（如等离子体羽流的形成与演化），以及如何通过能量密度控制实现组分精确转移和超晶格结构的构建。第三章：化学气相沉积（CVD）与原子层沉积（ALD）本章关注依赖化学反应的薄膜生长技术，这些技术在制备高深宽比结构和复杂几何形貌薄膜方面具有不可替代的优势。 CVD：探讨了气相反应物的吸附、表面反应动力学、脱附过程。对比了低压CVD（LPCVD）和等离子体增强CVD（PECVD）在沉积半导体材料（如多晶硅、非晶硅）和介电材料时的关键工艺参数和薄膜质量差异。 ALD：重点剖析了自限制性反应的原理，这是ALD实现亚纳米级厚度控制和超高保形性的基石。详细介绍了ALD的“四种循环”——脉冲、清洗、脉冲、清洗，并列举了氧化物（如$ ext{HfO}_2, ext{Al}_2 ext{O}_3$）和金属薄膜的典型ALD过程，强调了其在3D结构充填中的应用潜力。 --- 第二部分：先进功能薄膜的性能调控与表征功能薄膜的价值体现在其独特的物理特性上。本部分将制备工艺与先进的结构-性能表征手段紧密结合。第四章：薄膜的结构分析与缺陷工程薄膜的性能直接受制于其晶体结构、晶界、晶格缺陷和内部应力。本章聚焦于高分辨率的表征技术： X射线衍射（XRD）与反射（XRR）：用于确定晶相、晶粒尺寸、结晶度和层间距。XRR尤其用于精确测量膜厚和界面粗糙度。透射电子显微镜（TEM/STEM）：介绍如何利用高角环形暗场（HAADF-STEM）实现原子尺度的形貌成像和元素面扫描（EDX），揭示界面化学键合态和晶格失配。拉曼光谱与红外光谱：分析薄膜的化学键结构、声子模式以及掺杂诱导的电荷状态变化，这是判断薄膜是否达到所需化学活性的重要手段。第五章：电学、磁学与光学薄膜的特性定制本章将理论模型与实验观测相结合，探讨如何设计具有特定电学、磁学和光学响应的薄膜。高介电常数（High-k）薄膜：讨论了Hf基和Zr基氧化物在场效应晶体管中的应用，重点分析了界面陷阱密度、电荷迁移率以及电介质击穿场强的优化策略。磁性异质结与自旋电子学：深入研究了磁各向异性（MAE）、巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）的物理机制。讲解了如何利用应力工程和界面耦合效应来调控磁性层间的交换偏置（Exchange Bias）和自旋轨道矩（SOT）效应。透明导电氧化物（TCOs）：以$ ext{ITO}$和$ ext{AZO}$为例，分析了载流子浓度、载流子迁移率与氧空位浓度之间的复杂关系，探讨如何通过退火或掺杂实现高可见光透过率和低直流电阻率的平衡。 --- 第三部分：关键功能薄膜在集成电路与能源中的前沿应用本部分将理论和制备技术应用于当前最热门的电子和能源领域，展示功能薄膜作为核心构筑块的实际价值。第六章：半导体器件中的薄膜技术本章专注于先进集成电路制造（CMOS）中的关键层沉积：栅极介质与金属栅极：探讨ALD制备的超薄$ ext{Al}_2 ext{O}_3$和$ ext{HfO}_2$在取代$ ext{SiO}_2$中的优势，以及如何应对高介质常数材料带来的等效氧化层厚度（EOT）和阈值电压（$V_{th}$）控制的挑战。互连与扩散阻挡层：分析了铜（Cu）互连技术中，如何使用氮化物（如$ ext{TaN}$）或氮化钨（$ ext{TaN}_x$）薄膜作为扩散阻挡层，以防止铜原子扩散到低介电常数衬底中，保障器件的长期可靠性。第七章：能源存储与转换中的薄膜电极功能薄膜在固态电池和光电器件中扮演着电荷传输和界面反应的关键角色。固态电解质与界面：讨论了陶瓷基（如LLZO）和聚合物基薄膜在锂离子电池中的应用潜力。重点分析了固态电解质与电极材料之间形成的高阻抗界面层的形成机理，以及如何通过原位沉积技术构建低阻抗的缓冲层。光伏电池的敏化层与缓冲层：以钙钛矿太阳能电池为例，详细解析了Spiro-OMeTAD等空穴传输材料的薄膜形貌对器件效率和稳定性的影响，以及$ ext{SnO}_2$和$ ext{TiO}_2$薄膜作为电子传输层的缺陷钝化作用。第八章：柔性电子学与新型传感器中的薄膜本章关注如何在不平整或可弯曲的基底上实现高性能薄膜的制备与集成。低温沉积技术与柔性基底兼容性：比较了亚200°C下PECVD、高频溅射和喷墨打印等技术在聚合物（如PET, PEN）基底上的应用，重点讨论了沉积参数如何影响薄膜在机械应力下的应变-电阻/电导率响应。压电与热释电薄膜：深入研究了$ ext{PZT}$和$ ext{AlN}$薄膜在微机电系统（MEMS）中的应用，包括如何利用定向生长控制薄膜的压电系数 $d_{33}$，以优化能量收集器和高灵敏度传感器的性能。本书通过对从基础理论到尖端应用的系统性覆盖，力求为读者提供一个扎实而前瞻的视角，以应对未来电子材料科学中的复杂挑战。每一章节均包含最新的研究进展、关键的实验案例以及对未来发展方向的审慎预测。