Epitaxial Growth-Principles and Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Materials Research Society

作者:Liu, F. 编

出品人:

页数:318

译者:

出版时间:1999-09

价格:USD 73.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781558994775

丛书系列:

图书标签:

• Epitaxy
• Thin Films
• Materials Science
• Semiconductors
• Crystal Growth
• Heterostructures
• Molecular Beam Epitaxy
• Chemical Vapor Deposition
• Device Fabrication
• Materials Engineering

晶体生长奥秘：从微观到宏观的应用之旅 本书并非聚焦于“外延生长——原理与应用”（Epitaxial Growth-Principles and Applications）这一特定领域。相反，它旨在为读者构建一个关于晶体生长这一更广泛、更基础科学现象的全面认知框架。我们深入探索各种晶体生长机制，揭示物质从无序状态向有序晶格结构转变的迷人过程。 第一章：晶体形成的基石——从原子尺度理解生长 本章将带领读者回到物质的最基本构成单位——原子。我们将详细阐述原子如何通过相互作用，遵循特定的势能规律，排列成具有长程有序的周期性结构，即晶体。我们将探讨不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键、范德华力）如何影响晶体的形成及其特性。从简单立方、体心立方到面心立方等基本晶格结构的介绍，将为理解后续更复杂的生长过程打下坚实基础。此外，本章还将触及晶体生长中普遍存在的缺陷，如空位、间隙原子、位错等，并初步探讨这些缺陷对材料宏观性质的影响。 第二章：驾驭生长之火——经典晶体生长理论 进入第二章，我们将聚焦于那些指导晶体生长的经典理论和模型。从最基本的扩散控制生长，到表面迁移在晶核形成和晶面扩展中的作用，我们将一一剖析。 成核理论： 无论是均相成核还是异相成核，其驱动力、临界尺寸以及成核速率的计算都将得到细致讲解。我们将通过图示和数学模型，清晰展示晶核如何克服能量势垒，开始其生长之旅。 晶面生长： 晶面为何以特定速率生长，以及不同晶面生长速率的差异（如Burton-Cabrera-Frank (BCF) 模型所阐述的）将是本章的重点。我们将深入理解宏观晶体形态如何由微观原子排列和表面动力学决定。 生长模式： 从最简单的层状生长（layer-by-layer growth），到岛状生长（island growth），再到体相生长（bulk growth），我们将分类介绍这些不同的生长模式，并分析影响其出现的因素，如过饱和度、温度和表面粗糙度。 第三章：从实验室到工业——多元化的晶体生长技术 晶体生长并非仅仅是理论的探讨，更是无数工程实践的结晶。本章将广泛介绍多种成熟且具有重要应用价值的晶体生长技术，展现人类如何巧妙地控制环境，实现对晶体结构的精准制备。 溶液生长法： 缓慢蒸发法： 介绍如何通过控制溶剂蒸发速率，降低过饱和度，获得高质量的单晶。 降温结晶法： 阐述如何利用溶解度随温度变化的特性，实现晶体的生长。 助溶剂法： 探讨如何利用助溶剂降低溶质的溶解度，从而在较低温度下生长晶体。 熔体生长法： 柴劳赫斯基法（Czochralski Method, CZ）： 详细介绍如何通过从熔体中提拉晶体，控制生长速率和温度梯度，获得大尺寸单晶，例如半导体行业中的硅晶体。 浮区法（Floating Zone Method, FZ）： 讲解这种无需坩埚的生长技术，如何避免杂质污染，适用于生长高纯度半导体材料。 朝鲜法（Kyropoulos Method）： 介绍其与CZ法的区别与应用。 气相生长法： 化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）： 深入剖析其工作原理，即通过气相反应在衬底上沉积晶体薄膜，并介绍其在半导体、光学器件等领域的广泛应用。 物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD）： 包括蒸发和溅射等技术，阐述如何将固体材料汽化后在衬底上凝结成晶体薄膜。 水热法（Hydrothermal Method）： 讲解如何在高温高压的水溶液环境中生长晶体，例如压电晶体和宝石。 第四章：塑造未来——晶体生长在现代科技中的角色 晶体生长是支撑现代科技发展的基石之一。本章将聚焦于晶体生长技术如何赋能各种尖端领域，展现其无与伦比的战略价值。 半导体产业： 毫无疑问，硅、锗、砷化镓等半导体单晶的生长是信息时代的驱动力。本书将详细阐述这些材料的生长对集成电路、光电器件性能的影响。 光学与光电子学： 激光晶体、非线性光学晶体、闪烁晶体等，它们的生长质量直接决定了激光器的性能、光通信的效率以及探测器的灵敏度。我们将探讨如何通过精确控制生长过程，获得具有特定光学性质的晶体。 能源领域： 太阳能电池中的单晶硅、多晶硅，以及用于核能领域的某些晶体材料，都离不开精密的晶体生长技术。 材料科学与工程： 从超硬材料、高温合金到功能陶瓷，晶体生长技术为制备高性能、特种性能的新材料提供了可能。 生物医学： 蛋白质晶体学的兴起，使得通过溶液生长法获得高衍射质量的蛋白质晶体成为可能，这对于解析生命分子的三维结构至关重要。 第五章：挑战与前沿——面向未来的晶体生长 尽管晶体生长技术已取得巨大成就，但仍面临诸多挑战，并不断孕育新的前沿方向。 缺陷控制与优化： 如何进一步降低材料中的缺陷密度，提高晶体质量，是永恒的追求。 新材料的探索： 随着科学研究的深入，对具有特定功能的新型晶体材料的需求不断增加，这就需要发展新的生长方法和技术。 原子尺度精确控制： 利用先进的测量和控制技术，实现对晶体生长过程中原子排列的实时监测和精确调控。 仿生与自组装： 从自然界中汲取灵感，探索仿生或利用自组装原理实现晶体的高效、低能耗生长。 大数据与人工智能在晶体生长中的应用： 如何利用机器学习等技术，优化生长参数，预测生长结果，加速新材料的发现。 通过对以上五个章节的深入学习，读者将对晶体生长的本质、方法及其在现代科技中的重要作用有一个深刻的理解。本书旨在为有志于投身材料科学、物理学、化学以及相关工程领域的研究者和实践者，提供一个坚实的理论基础和广阔的视野。

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我对这本书的“Principles”部分充满了期待。我猜想，它会详细阐述外延生长过程中的热力学和动力学原理。这可能包括表面扩散、成核理论、晶体生长模式（如Volmer-Weber、Frank-van der Merne、Stranski-Krastanov），以及如何通过温度、压力、气体流量等参数来调控这些过程。我特别希望书中能够提供一些数学模型和计算方法，用来描述和预测外延层的生长行为，甚至能指导实际的工艺优化。同时，我也会关注书中是否会讨论不同衬底和外延材料的晶格失配、热膨胀系数差异等问题，以及这些因素对外延层质量的影响，并提出相应的解决方案。

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我对手册的开篇就充满了好奇。我推测，它可能首先会从历史的视角切入，追溯外延生长技术的发展历程，以及它在现代电子工业中所扮演的关键角色。接下来，我期望看到书中能够对各种外延生长方法的物理和化学原理进行深入的探讨，例如，MOCVD中前驱体如何分解、反应，MBE中束流如何被精确控制，以及其他一些新兴的生长技术，比如ALD（原子层沉积）在特定领域的应用。我特别关注的是，书中是否会涉及外延生长过程中可能出现的各种缺陷，以及如何有效地抑制和表征这些缺陷，例如位错、空洞、夹杂物等等。这些缺陷对器件性能的影响是毁灭性的，所以书中关于缺陷控制的论述，对我来说至想当重要。

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这本书的标题“Epitaxial Growth-Principles and Applications”让我联想到，它很可能是一本内容广泛且深入的教科书或参考书。我推测，其中会详细介绍外延生长在各个领域中的具体应用。例如，在半导体领域，它会是如何制造高性能的晶体管、二极管、LED（发光二极管）、激光器以及太阳能电池。我特别期待书中能有关于化合物半导体外延生长的章节，例如GaAs、GaN、InP等，以及它们在微波通信、光电子器件、功率电子等方面的应用。此外，我好奇书中是否也会触及更前沿的领域，比如二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的外延生长，以及它们在柔性电子、传感器等新兴技术中的潜力。

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这本书名，Epitaxial Growth-Principles and Applications，听起来就充满了科技感与学术范。我刚拿到这本书，还没来得及细读，但光是这个名字，就足以勾起我对其中内容的无限遐想。我猜想，这本书一定深入浅出地剖析了外延生长这一核心半导体制造工艺的方方面面。首先，我预料它会从最基础的原理讲起，例如外延层的晶体结构、生长动力学、各种原子层沉积的机理，以及不同衬底材料与外延层之间的界面效应。我非常期待书中能够详细介绍几种主流的外延生长技术，比如MOCVD（金属有机化学气相沉积）和MBE（分子束外延），并对比它们各自的优缺点、适用范围以及在实际生产中的应用案例。同时，关于生长过程中如何精确控制层厚、掺杂浓度、缺陷密度等关键参数，这本书应该也会有详尽的阐述。毕竟，这些细节直接决定了最终器件的性能。

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作为一名对半导体器件制造感兴趣的读者，我被这本书的“Applications”部分深深吸引。我推测，它会展示外延生长技术如何驱动现代科技的进步。例如，书中可能会详细介绍外延层在高性能CPU、GPU中的应用，以及如何通过精确控制外延层来提升芯片的集成度和计算能力。另外，我非常期待书中能有关于LED和激光器外延生长的内容，尤其是关于如何通过多层外延结构来优化发光效率和颜色纯度。对于新能源领域，书中是否会探讨太阳能电池中外延技术的作用，以及如何通过外延生长来提高光电转换效率？这些都是我迫切想要了解的。

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