具体描述
《材料科学前沿：先进薄膜沉积技术与应用》 图书简介 本书深入探讨了现代材料科学领域中一系列至关重要的薄膜沉积技术，特别关注那些对高性能电子、光学和能源器件的制造具有决定性影响的前沿方法。全书系统梳理了从基础理论到实际应用的完整知识体系，旨在为科研人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一本权威且实用的参考资料。 第一部分：薄膜沉积基础理论 本书首先从原子和分子层面阐述了薄膜生长的基本物理化学过程。详细介绍了晶体生长模型，包括岛屿生长、层状生长和阻挡式生长（Step-flow growth）的动力学机制。重点解析了薄膜的成核（Nucleation）过程，包括均相成核与异相成核，以及这些过程如何影响最终薄膜的微观结构，如晶粒尺寸、取向和缺陷密度。 深入讨论了薄膜应力（Stress）的来源与控制。薄膜在沉积过程中由于晶格失配、热膨胀系数差异以及沉积能耗等因素会产生内应力，这些应力直接关联到器件的长期可靠性。书中细致分析了拉伸应力和压应力的形成机制，并介绍了通过调节衬底温度、沉积速率和气体压力等工艺参数来有效调控残余应力的策略。 第二部分：高精度物理气相沉积（PVD）方法 本部分聚焦于几种关键的PVD技术，这些技术是制备高质量、高纯度薄膜的基石。 磁控溅射（Magnetron Sputtering）技术精讲： 详细介绍了磁控溅射的基本原理，包括等离子体产生、离子加速以及靶材溅射的微观过程。重点分析了磁场配置（如平面磁控、圆形磁控）对等离子体密度、均匀性和靶材利用率的影响。书中特别辟章节讨论了反应性溅射（Reactive Sputtering）在制备化合物薄膜（如氧化物和氮化物）中的应用，包括如何精确控制反应气氛以避免形成目标产物之外的第二相。此外，对溅射颗粒的能量分布、反射中子（Back-scattered neutrals）以及如何利用偏压技术优化薄膜的致密性进行了深入的探讨。 电子束蒸发与热蒸发： 对高真空蒸发技术的工作原理进行了剖析，特别是电子束蒸发在高熔点材料和高纯度薄膜制备中的优势。书中对比了不同蒸发源的设计特点及其对蒸汽流场的影响。对于热蒸发，则侧重于如何通过精确控制加热功率和蒸发速率来获得均匀的薄膜厚度分布。 原子层沉积（ALD）的精细控制： ALD作为一种自限制性的薄膜生长技术，因其无与伦比的厚度精确控制能力而备受关注。本书详尽解释了ALD的“脉冲-清洗-脉冲”循环过程，强调了表面化学反应的饱和特性。重点分析了不同前驱体（Precursors）的选择标准、反应机理以及自限制性窗口的确定。书中提供了多种重要材料（如$ ext{HfO}_2, ext{Al}_2 ext{O}_3, ext{TiO}_2$）的ALD工艺窗口参数，并讨论了如何克服ALD在超大面积沉积中的均匀性挑战。 第三部分：化学气相沉积（CVD）及其变体 CVD方法因其高沉积速率和对复杂结构的良好覆膜能力，在工业界占据重要地位。 热CVD与等离子体增强CVD（PECVD）： 系统介绍了热CVD中气相反应动力学和表面反应动力学的相互作用。对于PECVD，本书着重阐述了射频（RF）或直流（DC）等离子体对化学反应的激活作用，以及等离子体中的自由基（Radicals）和离子如何影响薄膜的化学计量和结构。特别关注了PECVD中薄膜的损伤问题，如离子轰击造成的内部应力和氢含量控制。 金属有机化学气相沉积（MOCVD）： MOCVD是半导体异质结构和复杂化合物半导体薄膜制备的核心技术。本书详细介绍了金属有机物前驱体的选择、输运、裂解机制，以及反应器设计对薄膜均匀性和异质结界面质量的影响。探讨了在MOCVD中实现精确掺杂和控制量子阱结构的关键工艺参数。 第四部分：先进薄膜的表征技术 高质量的薄膜制备必须依赖于精确的表征手段。本部分系统介绍了用于确定薄膜结构、成分和性能的多种技术。 结构表征： 包括X射线衍射（XRD）用于晶体结构、相鉴定和晶格常数测定；透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）用于微观形貌、晶界结构和界面分析。重点讨论了高分辨TEM（HRTEM）在观察原子尺度缺陷和界面结构中的应用。 成分与化学表征： 涵盖了X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）在表面和浅层成分分析中的作用，以及二次离子质谱（SIMS）在深度剖析和痕量元素分析中的精度。 薄膜性能测试： 包括光学性能（椭偏法）、电学性能（范德堡法、霍尔效应）、机械性能（纳米压痕）的测量方法和数据解析。 第五部分：功能薄膜与器件集成 最后，本书结合实际应用案例，展示了如何利用上述先进沉积技术制备特定的功能薄膜。 半导体与光电子薄膜： 讨论了高介电常数（High-k）栅极氧化物、沟道材料（如$ ext{a-Si}, ext{IGZO}$）的制备及其在晶体管中的性能优化。 能源存储与转换薄膜： 介绍了锂离子电池中的电极材料薄膜、固态电解质薄膜的沉积挑战，以及太阳能电池中吸收层和缓冲层的制备工艺。 光学与保护涂层： 涵盖了抗反射涂层、高反射镜、以及用于保护敏感器件的硬质或柔性封装薄膜的制备。 全书结构严谨，图表丰富，力求将复杂的物理化学过程以清晰直观的方式呈现，是薄膜技术领域不可或缺的工具书。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有