Nanocrystal Quantum Dots, Second Edition (Laser and Optical Science and Technology) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC

作者:Victor I. Klimov

出品人:

页数:485

译者:

出版时间:2009-11-15

价格:USD 149.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781420079265

丛书系列:

图书标签:

• posgra
• Nanocrystals
• Quantum dots
• Semiconductors
• Nanotechnology
• Optics
• Laser physics
• Materials science
• Photoluminescence
• Quantum confinement
• Second Edition

凝聚态物理中的新范式：高精度半导体纳米晶体的合成、表征与应用前沿 书籍信息： 暂定书名：《量子限域效应在半导体纳米结构中的多尺度调控与器件集成》 学科领域： 凝聚态物理、材料科学、半导体物理、光电子学 目标读者： 从事半导体纳米材料设计、合成、物理性质研究的博士后研究人员、资深研究生，以及在光电器件、生物成像和催化领域寻求新型功能材料的高级工程师和科学家。 --- 内容概要 本书深入剖析了半导体纳米晶体（Quantum Confined Semiconductors, QCS）在从原子尺度到宏观器件层面的多尺度物理行为与工程化挑战。聚焦于传统量子点材料（如硫化物、硒化物系）之外的新兴无毒、宽禁带半导体纳米结构，如钙钛矿量子点（Perovskite Quantum Dots, PQDs）、氮化物基纳米晶体，以及二维（2D）量子阱材料的最新进展。全书旨在构建一个从基础量子限域理论到先进光电器件集成的完整知识体系，强调材料设计与器件性能之间的内在联系。 第一部分：量子限域效应的理论基础与先进合成策略 第一章：量子限域效应的精确描述 本章首先回顾了布洛赫电子理论在低维半导体中的修正。重点阐述了激子（Exciton）在尺寸、形状和表面缺陷共同作用下的能级结构演化。引入了基于密度泛函理论（DFT）和紧束缚模型（Tight-Binding Model）对不同几何形状（球形、棒状、碟形）纳米晶体光致发光（PL）光谱红移的定量预测方法。特别讨论了“魔角效应”在确定激子束缚能中的应用，并详细对比了尺寸量子限域、杂质诱导限域和界面限域的物理差异。 第二章：面向高稳定性与高效率的生长动力学控制 本章超越传统的溶剂热或热解合成法，专注于通过精细控制反应动力学来调控纳米晶体的形貌与表面化学。 热解合成的次级成核抑制： 详细解析了配体交换、前驱体分解速率与晶核生长速率的匹配策略，以实现窄分布的单分散性纳米晶体。 无卤钙钛矿量子点的界面工程： 重点介绍使用非卤素阴离子（如硫氰酸盐或氰化物）替代传统卤素的策略，以解决稳定性和毒性问题。讨论了“双壳层”结构设计，用于钝化内部缺陷态，显著提高载流子寿命。 表面钝化化学的深度解析： 系统梳理了有机配体、无机分子和聚合物钝化剂对纳米晶体表面能级的影响。引入了“配位不饱和位点（CUSP）”理论，指导设计具有高密度钝化位点的表面化学环境。 第二部分：高分辨率表征技术与载流子动力学 第三章：超分辨光谱学与瞬态吸收的耦合分析 本章侧重于用于揭示纳米晶体内部电荷转移与弛豫过程的高级表征技术。 时间分辨荧光（TRPL）与时间分辨透射（TA）谱的联合分析： 探讨如何利用不同时间尺度的测量结果（皮秒到纳秒）来区分表面态的复合、体态的复合以及激子-激子湮灭（TPA）的机制。 拉曼光谱在晶格振动研究中的应用： 阐述了表面增强拉曼散射（SERS）和非线性拉曼技术如何用于探索引入的杂质原子或表面应变对电子结构的微小扰动。 低电场下的电致发光（EL）谱分析： 探讨在低注入电流下，EL光谱的峰位移动、线宽变化与电场诱导的斯塔克效应，为理解器件内部电荷分布提供了关键参数。 第四章：电荷传输机制与界面势垒 理解纳米晶体薄膜中的电荷传输至关重要。本章详细讨论了从单晶体到粉末薄膜的传输模式转变。 跳跃导电模型与玻尔兹曼分布： 分析了在纳米晶体阵列中，电荷通过陷阱能级之间进行不相干跳跃的传输速率方程。 界面陷阱态的能级分布： 利用空间光电压（SPV）技术，测量不同颗粒间界面处的势垒高度和陷阱态密度。强调了薄膜堆积密度对载流子迁移率的非线性影响。 空穴和电子传输材料的兼容性研究： 评估了常见有机和无机传输层材料（如PEDOT:PSS、NiO、ZnO）与特定纳米晶体体系的能级匹配度，以最小化注入势垒。 第三部分：前沿功能化与器件集成 第五章：新型功能纳米晶体的设计与应用拓展 本章聚焦于突破传统半导体材料的光谱范围和稳定性限制的新兴体系。 上转换（Upconversion）与多光子过程： 探讨了稀土离子掺杂或基于D-A-D结构的有机-无机杂化纳米晶体如何实现低能光子的有效吸收和高能光子的发射，尤其是在生物成像窗口（NIR-II）的应用潜力。 铁电和压电纳米晶体： 介绍通过外部应力或内置偶极矩调控发光特性的新兴研究方向，以及其在传感和能量收集方面的潜在应用。 第六章：高性能光电器件的结构优化 本书最后一部分将理论和材料进步转化为实际器件性能的提升。 高效LEDs（Micro-LEDs）： 重点分析了如何通过钝化技术和优化电极接触，解决高电流密度下器件的效率滚降（Roll-off）问题。引入了基于纳米孔阵列的封装技术以改善热管理。 下一代光伏电池的界面稳定性： 研究了在全固态钙钛矿量子点太阳能电池中，空穴传输层与活性层之间的离子迁移问题。提出了通过原子层沉积（ALD）技术在界面引入超薄阻挡层（如AlOx）来阻挡环境侵蚀和离子扩散的有效策略。 光催化与电催化应用： 探讨了纳米晶体作为异质结催化剂的优势，特别是利用其可调谐的费米能级和高比表面积，在二氧化碳还原和析氢反应中的表现，着重分析了光生载流子的空间分离效率。 总结： 本书提供了一个跨越基础物理、材料合成到工程应用的全面视角，为科研人员和工程师提供了解决当前高性能光电子和能源转换器件面临的稳定性、效率和规模化制造挑战的最新工具和理论框架。它强调了在纳米尺度上精确控制材料结构和表面化学，是实现下一代固态照明、显示技术和清洁能源转化的关键。

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这本书的深度和对细节的关注程度简直令人叹为观止。对于那些关注特定光谱窗口（比如近红外区域）量子点特性的读者来说，书中对载流子弛豫动力学和表面钝化机制的深入探讨是无可替代的。我花了大量时间研究关于表面缺陷对量子效率影响的那几章，作者不仅列举了理论模型，还引用了最新的实验数据进行佐证，这使得结论的说服力极强。更重要的是，它没有停留在已有的技术上，还对下一代量子点材料，比如钙钛矿量子点等，提出了具有挑战性的研究方向和潜在的瓶颈，这无疑为我们这些科研人员指明了探索的方向。这种对科学前沿的敏锐洞察力，是这本书真正宝贵的地方。

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阅读体验上，这本书的排版和逻辑结构给我带来了极大的舒适感。通常晦涩难懂的物理和化学概念，在这本书里通过精心设计的章节过渡变得异常流畅。作者似乎非常了解读者的知识曲线，总是在最需要背景知识的地方提供必要的铺垫，而在深入复杂计算之前给予清晰的物理图像。我尤其喜欢它对新兴应用领域的探讨，例如在生物成像和太阳能电池中的潜力，这些章节的文字充满了鼓舞人心的力量，让人对接下来的技术发展充满信心。虽然内容专业，但绝不枯燥，流畅的行文风格使得即便是面对高密度信息时，阅读过程也保持了一种积极的参与感。这本书的深度和广度达到了一个完美的平衡点，既能满足专业人士的深度需求，也能引导初学者稳步攀登。

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作为一本经典领域的第二版，它成功地在继承原有精髓的基础上，融入了近些年来的重大突破。相比老版本，新增的章节对于理解现代量子点技术的发展脉络至关重要，特别是对新一代器件集成技术和安全环保要求的关注，显示了作者与时俱进的学术态度。我个人特别喜欢它在阐述基本原理时所采用的类比方法，它能有效地跨越不同学科背景读者的理解鸿沟。这本书的价值体现在它能够成为一个持久的参考工具，而非仅仅是一时的读物。每一次重读，我都会发现新的理解层次，这表明了其内容结构的丰富性和思想的深刻性。对于任何想要在该领域建立起扎实、全面知识体系的人来说，这本书都是一次值得的投资。

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我对这本书的实用性和前瞻性印象极为深刻。它不仅仅是一本理论教材，更像是一本结合了实验指导和未来展望的综合指南。我特别欣赏其中对不同合成方法（如热注入法、水相合成法等）的详细对比分析，每种方法都有其优缺点和适用范围，这对于指导实际的材料制备工作至关重要。书中对量子点光谱学特性的讨论，从吸收到发射，从斯托克斯频移到光致发光寿命测量，都进行了详尽的论述，数据图表清晰可靠，极具参考价值。我甚至找到了一些关于如何优化量子点稳定性和纯度的实用小技巧，这些信息在很多网络资源中是难以系统获取的。可以说，这本书为我接下来的实验设计提供了宝贵的蓝图，它将理论知识和实际操作紧密地结合起来，体现了作者深厚的工程实践经验。

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这本书真是太让人兴奋了！我花了整整一个下午沉浸在其中，感觉就像是打开了一个通往纳米世界的新大门。从一开始介绍量子点的基础物理原理，到后面深入探讨它们在光电转换中的应用，作者的讲解深入浅出，即便我对某些复杂的半导体物理概念还不太熟悉，也能通过清晰的图示和详实的案例描述逐步理解。特别是关于尺寸依赖的量子限制效应那一部分，作者用生动的语言将抽象的物理现象具象化，让我对这些微小颗粒的奇妙特性有了更直观的认识。这本书的叙事节奏把握得恰到好处，不会让人感到信息过载，反而会引导你一步步探索更深层次的知识。那种层层递进的学习体验，实在太棒了，完全符合我对一本前沿科学书籍的期待。这本书绝对是纳米光子学领域研究人员和高年级学生的必备参考书，它不仅提供了坚实的理论基础，更展示了前沿研究的广阔前景。

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