Springer Handbook of Crystal Growth pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Prasad, Vishwanath 编

出品人:

页数:1816

译者:

出版时间:

价格:$ 529.97

装帧:

isbn号码:9783540741824

丛书系列:

图书标签:

• Crystal Growth
• Materials Science
• Solid State Physics
• Crystallography
• Springer Handbook
• Materials Chemistry
• Thin Films
• Semiconductors
• Optical Materials
• Nanomaterials

材料科学前沿：晶体生长与结构表征的深度探索 本书名：《晶体科学的基石：从宏观生长到微观结构解析》 书籍简介： 本书旨在为材料科学、物理学、化学、工程学等多个领域的科研人员、高级学生以及行业专业人士提供一部全面、深入且高度实用的晶体生长理论与实践指南。我们不再聚焦于特定出版社的晶体生长手册，而是着力于构建一个涵盖晶体学核心概念、现代生长技术、结构分析方法以及应用前景的综合性知识体系。全书结构严谨，内容前沿，力求在理论深度和工程实用性之间找到完美的平衡。 第一部分：晶体学的理论基石与热力学原理 本部分奠定了理解晶体生长的理论基础。我们从晶体结构的基础概念出发，详细阐述了晶体的对称性、布拉维点阵、晶体学符号（如Miller指数）及其在描述晶体形态和生长方向上的关键作用。 晶体成核与生长热力学： 深入探讨了自发成核和异相成核的动力学过程。引入了吉布斯自由能理论在描述相变和界面能中的应用。重点分析了过饱和度（或过冷度）作为驱动力的量化模型，解释了为什么精确控制温度梯度和化学势梯度是实现高质量晶体生长的关键。内容涵盖了亚稳态区域的探索，以及如何通过热力学路径优化来避免缺陷的引入。 晶体生长动力学： 阐述了界面反应、物质输运（扩散和迁移）与生长速率之间的耦合关系。详细讨论了表面扩散机制、步进生长模式（Screw-dislocation-free growth）和层状生长（Layer-by-layer growth）的分子动力学视图。此外，本部分还专门设立章节讨论了缺陷形成的热力学和动力学控制，包括位错、孪晶边界和夹杂物的起源。 第二部分：主流与新兴的晶体生长技术详解 本部分全面考察了目前在科研和工业界广泛应用的主流晶体生长方法，并对新兴的、具有颠覆性潜力的技术进行了前瞻性分析。 传统熔融法及其变体： 详尽解析了切克劳斯基法（Czochralski Method, CZ）、布里奇曼法（Bridgman Technique）和热交换法（Heat Exchanger Method, HEM）的设备设计、工艺参数控制（如拉速、旋转速率、气氛控制）及其各自的优缺点。着重于如何通过优化坩埚材料、温场设计来减少热应力导致的内部缺陷。 溶液生长技术： 覆盖了水溶液生长（Hydrothermal Synthesis）、熔剂法（Flux Growth）和化学气相传输法（Chemical Vapor Transport, CVT）。对于高压水热合成，系统阐述了高压反应釜的设计、密封技术以及pH值对溶解-再沉淀过程的影响。在熔剂法中，强调了选择合适的溶剂体系以调控生长动力学的艺术与科学。 薄膜与外延生长： 这一核心章节聚焦于现代电子和光学材料的制备。详细讲解了分子束外延（MBE）、化学气相沉积（CVD，包括MOCVD）和原子层沉积（ALD）的工作原理。重点分析了衬底选择、晶格失配、界面控制在决定外延层质量中的核心作用，并探讨了应变超晶格（Strained Superlattices）的设计原则。 新兴与特色生长方法： 介绍了如无坩埚区熔技术（Float Zone, FZ）在制备高纯度半导体材料中的优势；固态相外延（Solid Phase Epitaxy）在后处理修复损伤中的应用；以及针对特定功能材料（如钙钛矿、金属有机框架结构）的溶液自组装生长策略。 第三部分：晶体结构与缺陷的表征技术 高质量的晶体生长必须依赖于精确的表征手段。本部分系统梳理了用于揭示晶体宏观形貌、微观结构和点缺陷的先进分析技术。 衍射基础与结构解析： 深入探讨了X射线衍射（XRD）和中子衍射（ND）的原理，如何用于精确确定晶胞参数、空间群和晶体取向。重点讲解了单晶X射线衍射在解析复杂晶体结构和确定原子占位方面的应用。同步辐射光源在快速、高分辨率衍射研究中的优势也被纳入讨论。 形貌与缺陷成像： 详细介绍了扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）在观察晶体表面形貌和内部缺陷（如位错线、堆垛层错）的原理和操作技巧。着重阐述了高分辨透射电镜（HRTEM）在原子尺度上观察晶格畸变和界面结构的能力。此外，还包括对etch-pit技术在揭示位错密度中的经典应用。 光谱学与电子结构分析： 讨论了拉曼散射、光致发光（PL）和吸收光谱如何作为“指纹”技术，用于评估晶体的化学纯度、应力状态和电子能带结构。重点分析了傅里叶变换红外光谱（FTIR）在检测晶体中杂质原子（如氧、碳）的灵敏度。 第四部分：晶体生长在关键应用领域的展望 本部分将理论与实践相结合，展示了晶体生长技术如何支撑现代高科技产业的发展。 半导体与光电子学： 阐述了用于制造集成电路（硅、砷化镓）和高性能光电器件（氮化镓、磷化铟）的晶体生长要求。讨论了宽禁带半导体晶体（如SiC, GaN）生长中面临的界面兼容性挑战和高热导率材料的制备。 功能性陶瓷与压电晶体： 探讨了锂铌酸盐（LNO）、钛酸钡（BTO）等铁电和压电晶体的生长，及其在传感器和声表面波器件中的应用。重点分析了化学计量比控制对这些功能材料电学性能的决定性影响。 储能与催化材料： 介绍了用于锂离子电池固态电解质（如石榴石型晶体）以及高效光催化剂的晶体设计和生长控制策略。 本书内容详实，覆盖面广，既可作为高级本科生和研究生学习晶体生长与材料表征的权威教材，也是相关领域工程师和研究人员解决实际问题的案头工具书。通过对物理过程的深入剖析和对实验技术的细致描摹，本书致力于推动读者对晶体世界更深层次的理解与创新。

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