Chemical Vapor Deposition Technology of Black Molybdenum Spectrally Selective Surfaces pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Gesheva, K. A./ Chain, E. E.

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页数:112

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价格:271.00 元

装帧:

isbn号码:9781604565270

丛书系列:

图书标签:

• 化学气相沉积
• 钼
• 光谱选择性表面
• 薄膜技术
• 材料科学
• 表面工程
• 功能材料
• 太阳能材料
• 涂层技术
• 纳米材料

《纳米光子学材料的制备与应用》 本书深入探讨了用于先进光学和能源应用的纳米光子学材料的制备方法及其广泛的应用前景。全书围绕着如何精确控制材料的纳米结构，从而赋予其独特的光学特性，并将其转化为实际的科技产品展开。 第一部分：纳米材料的制备技术 本部分详细介绍了多种先进的纳米材料制备技术，为读者构建坚实的理论基础和实践指导。 化学气相沉积 (CVD) 技术在纳米结构制备中的应用： 基本原理与工艺参数控制： 深入解析CVD反应机理，包括前驱体分解、表面吸附、表面反应及脱附等关键步骤。详细阐述了温度、压力、载气流量、前驱体浓度、反应时间等工艺参数对纳米结构形貌、尺寸、晶体结构和表面化学性质的影响。 不同类型CVD技术： 介绍常压CVD、低压CVD (LPCVD)、等离子体增强CVD (PECVD)、催化CVD (Cat-CVD) 等技术的特点、优势及适用范围。重点分析PECVD在低温、低损伤沉积方面的独特优势，以及Cat-CVD在制备高品质非晶硅薄膜等方面的应用。 三维纳米结构的设计与可控生长： 探讨如何通过模板辅助CVD、自组装CVD以及原位生长技术，实现复杂三维纳米结构（如纳米线阵列、纳米管、纳米支架等）的可控构筑。详细介绍不同模板材料（如氧化铝模板、金属栅格模板）的选择与制备，以及如何通过调控生长条件诱导纳米结构的定向生长和取向控制。 表面形貌与粗糙度调控： 重点讨论如何利用CVD工艺参数的精细调控，以及添加成核促进剂或生长抑制剂等方法，来优化纳米材料的表面形貌，实现超光滑表面或特定粗糙度图案的制备，这对光学性能至关重要。 薄膜厚度和均匀性控制： 详述影响薄膜厚度及其在基底上均匀性的因素，包括反应器设计、气流分布、基底放置以及工艺参数的优化，以确保所制备纳米材料满足器件性能要求。 其他纳米材料制备技术： 物理气相沉积 (PVD) 技术： 介绍溅射、蒸发等PVD技术的原理、设备组成及在制备金属、氧化物、氮化物等纳米薄膜中的应用。强调PVD在制备高纯度、高致密性薄膜方面的优势。 溶胶-凝胶法： 阐述溶胶-凝胶法制备纳米粉体、凝胶及薄膜的化学过程，分析前驱体选择、pH值、反应温度、溶剂等因素对产物形貌和性质的影响。 自组装技术： 探讨基于分子间相互作用、范德华力、静电作用等驱动的自组装过程，介绍如何利用表面化学、官能团设计等方法，实现纳米颗粒、聚合物链等的有序排列和结构构筑。 模板法： 详细介绍硬模板法（如电化学沉积、纳米压印）和软模板法（如微乳液、相分离）在制备纳米孔道、纳米颗粒阵列等结构中的应用，强调模板的选择、移除及对最终纳米结构尺寸和形貌的决定性作用。 第二部分：纳米光子学材料的设计与表征 本部分聚焦于如何设计具有特定光学响应的纳米材料，并介绍先进的表征手段来验证其结构与性能。 表面等离激元共振 (SPR) 材料设计： 金属纳米结构的SPR特性： 详细分析金属纳米颗粒（球形、棒状、盘状）、纳米线、纳米片等形貌与其SPR峰位、强度、洛伦兹展宽之间的关系。 SPR激发的理论模型： 介绍Mie散射理论、偶极子近似、时域有限差分法 (FDTD) 等模拟方法，用于预测和理解SPR现象。 SPR材料的结构-性能关系： 探讨金属材料（金、银、铝等）的种类、纳米结构尺寸、形状、间距以及周围介质折射率如何影响SPR响应，从而实现对光吸收、散射和局域场增强的调控。 介电纳米结构的光学特性： 高折射率介电材料： 介绍二氧化硅、氧化钛、氮化硅等高折射率介电材料在制备全介电超表面、衍射光学元件中的应用。 共振散射与全息成像： 分析介电纳米结构（如柱体、圆环）与光波相互作用产生的谐振，以及如何利用其实现高效的定向散射和全息成像。 亚波长光栅和光子晶体： 探讨周期性介电纳米结构在控制光传播、实现光反馈和设计新型光学器件方面的潜力。 功能性纳米复合材料： 异质结纳米结构： 研究不同纳米材料（如金属-半导体、半导体-半导体）界面附近的能带匹配和电荷分离，用于光催化、光电探测等领域。 掺杂与缺陷工程： 讨论通过掺杂元素或引入晶格缺陷来调控纳米材料的光学吸收、发光性质以及载流子浓度。 多层纳米结构的设计： 介绍通过多层堆叠不同纳米材料，构建具有特定光学响应的超材料（Metamaterials）或超表面（Metasurfaces），实现负折射率、梯度折射率等特殊光学功能。 先进表征技术： 显微成像技术： 扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM) 和原子力显微镜 (AFM) 在纳米结构形貌、尺寸、晶体结构和表面拓扑表征中的应用。 光谱学技术： 紫外-可见-近红外光谱 (UV-Vis-NIR)、拉曼光谱、荧光光谱、X射线光电子能谱 (XPS) 和能量色散X射线谱 (EDX) 在分析材料的化学成分、价态、光学吸收/发射特性和表面元素组成方面的作用。 衍射技术： X射线衍射 (XRD) 和电子衍射用于确定纳米材料的晶体结构、晶格常数和结晶度。 光学性能测试： 椭圆偏振仪、光度计、光谱仪等用于测量材料的折射率、消光系数、反射率、透射率和吸收率，并分析其随波长和角度的变化。 第三部分：纳米光子学材料的应用 本部分将所介绍的纳米材料及其制备技术，聚焦于其在各个前沿科技领域的具体应用。 太阳能电池： 提高光吸收效率： 利用金属纳米结构的SPR效应增强光捕获，设计纳米结构化的半导体薄膜以增加光程。 改善界面电荷传输： 构建异质结纳米结构，促进光生载流子分离和传输，减少复合损失。 新型光伏材料： 探讨量子点、钙钛矿等新型光伏材料在纳米尺度下的制备与性能优化。 LED照明与显示： 增强光提取效率： 在LED芯片表面构建纳米结构，利用光子晶体或等离激元耦合，将内部光高效地引导至外部。 色彩调控与光谱整形： 设计具有特定光学响应的纳米结构，实现LED光源的窄带发射或色彩校正。 光学传感器： SPR传感器： 利用SPR对周围介质折射率变化的敏感性，设计高灵敏度的生物、化学传感器，用于环境监测、疾病诊断等。 表面增强拉曼散射 (SERS) 传感器： 构建具有强局域场增强效应的金属纳米结构，极大地增强目标分子的拉曼散射信号，实现超灵敏检测。 荧光增强传感器： 利用纳米材料的荧光特性或与荧光探针的协同作用，设计高灵敏度和选择性的荧光传感器。 非线性光学与光通信： 超快光学开关： 利用纳米材料的光学非线性效应，实现光信号的快速调制和开关。 光子晶体器件： 设计光子晶体波导、谐振腔等，用于构建紧凑、高效的光通信元件。 催化与能源转化： 光催化： 利用半导体纳米材料的光响应和表面活性，在光照下催化分解污染物或合成化学品。 电催化： 设计具有高比表面积和优异导电性的纳米材料，作为电催化剂用于燃料电池、电解水等。 其他应用领域： 生物医学： 纳米药物载体、纳米成像剂、光动力治疗等。 光学隐身与电磁吸收： 设计具有负折射率或宽带吸收特性的超材料。 微纳加工： 利用纳米材料作为模板或功能层，实现高精度微纳器件的制造。 本书旨在为材料科学家、物理学家、化学家、工程师以及对纳米光子学领域感兴趣的研究人员提供一个全面、深入的学习和参考平台，推动相关领域的研究和技术发展。

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这本书的结构安排体现了一种严谨的学术态度，但其语言风格却出人意料地具有很强的感染力。它成功地将一个通常被认为是枯燥的化学气相沉积过程，描绘成一场精密控制的原子级雕塑艺术。不同于市面上许多侧重于单一沉积方法的书籍，本书采取了一种横向比较的策略，将多种优化手段进行对比评估，从而让读者能够批判性地选择最适合特定应用场景的工艺窗口。我非常欣赏作者对“表面粗糙度”这一看似次要参数的重视程度，并详细解释了它如何通过散射机制，间接且显著地影响最终的光谱选择性曲线的锐度。这种对细节的执着，是衡量一部优秀专业著作的重要标准。

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这部著作在技术深度上的挖掘，达到了令人赞叹的程度。它不仅涵盖了经典的气相沉积机理，还紧密结合了最新的计算模拟成果，特别是密度泛函理论（DFT）在预测界面能垒和电荷转移方面的应用。书中对于沉积温度梯度对气相反应中间体分布的影响分析，极其细致入微，这对于精确控制界面化学是决定性的。我感到作者不仅仅是在传授知识，更是在传递一种解决问题的思维模式：即任何表面工程的成功都建立在对多物理场耦合的深刻理解之上。对于致力于开发下一代高效率、高稳定性的热管理或光电子器件的研发人员来说，这本书无疑是一本不可或缺的参考宝典。

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阅读这本书的体验，就像是参与了一场由领域内顶尖专家主导的深度研讨会。其内容的密度极高，每一页都充满了经过严格验证的数据和详尽的实验数据佐证。书中对特定前驱体化学的剖析，例如如何通过精确调控反应气氛中的氢气或惰性气体比例，来实现对薄膜晶格结构和应力的微妙调控，这部分内容尤其具有操作指导价值。我特别关注了其中关于沉积速率与能带结构之间非线性关系的图表分析，这些图表清晰地揭示了动力学控制如何塑造材料的电子特性。对于希望将实验室成果转化为工业化生产的工程师而言，书中关于设备规模化、均匀性控制的章节，提供了宝贵的工程化思维框架。

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我花了相当长的时间沉浸在关于“光谱选择性”这一核心概念的探讨中，作者的阐述角度极为新颖且具有高度的专业性。这本书的叙事节奏是渐进式的，从宏观的物理化学基础，一步步过渡到纳米尺度的界面相互作用，整个逻辑链条紧密无间，没有丝毫松懈。最让我眼前一亮的是，作者对材料热力学稳定性的分析，它不仅仅关注沉积本身，更着眼于涂层在极端工作环境下（例如高热流密度太阳能吸收器）的长期服役性能预测。这种前瞻性的视角，使得该书超越了纯粹的“技术手册”范畴，上升到了材料系统设计的哲学层面。读者可以从中汲取到构建耐用、高效能源转换界面的关键思路，这对于推进下一代光热转换技术的发展至关重要。

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这部作品的构思与执行力着实令人印象深刻，它犹如一座搭建在材料科学与工程学交叉地带的宏伟殿堂。作者并没有仅仅停留在对基础原理的罗列，而是深入挖掘了特定功能性表面构建过程中所面临的复杂挑战。我尤其欣赏其对过程控制的精细化描述，比如气相输运的动力学模拟如何影响最终膜层的形貌和光学响应。书中对不同反应器几何结构与等离子体增强技术的权衡分析，展现了深厚的实践经验。它不仅仅是一本教科书，更像是一份详尽的工艺蓝图，指导着科研人员如何从理论推导走向实际的、可复现的沉积过程。那种对缺陷工程的细致探讨，尤其是在高真空环境下如何最小化杂质掺杂对光吸收特性的负面影响，简直是教科书级别的典范。

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