现代物理基础丛书·典藏版：薄膜生长（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《现代物理基础丛书·典藏版：薄膜生长（第2版）》集中介绍了薄膜科学中的关键部分-一薄膜生长，全书由五个方面15章的内容组成：第1至4章主要从薄膜的角度介绍相平衡和晶体表面原子结构的基础知识。第五至七章主要介绍薄膜中的缺陷和扩散。第八、九章主要介绍薄膜生长的三种模式和成核长大动理学，第十至十三章主要介绍金属薄膜、半导体薄膜、氧化物薄膜的生长和生长中出现的分形现象，第十四、十五章介绍薄膜制备和研究的各种方法，《现代物理基础丛书·典藏版：薄膜生长（第2版）》不仅系统地介绍了有关薄膜生长的固体物理学知识，而且介绍了薄膜生长的前沿进展和薄膜检测的各种先进方法，
　　《现代物理基础丛书·典藏版：薄膜生长（第2版）》可作为固体物理、材料科学专业的研究生教学用书，也可供从事薄膜研制和生产的科技人员参考。

内页插图

目录

第二版前言
第一版前言

第一章 相平衡和界面相
1．1 相平衡
1．2 元素和合金的相图
1．3 固溶体的能量
1．4 固溶体的组态熵
1．5 界面相
1．6 界面曲率半径对压强的影响
1．7 晶体表面能、界面能和黏附能
1．8 固体表面张力的测定方法
1．9 表面能对薄膜稳定性的影响
参考文献

第二章 晶体和晶体表面的对称性
2．1 晶体的对称性
2．1．1 晶体的平移对称性（平移群）
2．1．2 14种布拉维点阵和7种晶系
2．1．3 32种点群
2．1．4 230种空间群
2．1．5 群的基本概念
2．2 晶体表面的对称性
2．2．1 晶体表面的平移对称性
2．2．2 5种二维布拉维点阵和4种二维晶系
2．2．3 10种二维点群
2．2．4 17种二维空间群
2．3 晶面间距和晶列间距公式
2．3．1 晶面间距公式
2．3．2 晶列间距公式
2．4 倒易点阵
2．4．1 三维倒易点阵
2．4．2 二维倒易点阵
2．4．3 倒易点阵矢量和晶列、晶面的关系
参考文献

第三章 晶体表面原子结构
3．1 -些晶体表面的原子结构
3．2 表面原子的配位数
3．3 表面的台面一台阶一扭折（TLK）结构
3．4 邻晶面上原子的近邻数
3．5 晶体表面能的各向异性
3．6 台阶和台面的粗糙化
参考文献

第四章 再构表面和吸附表面
4．1 再构表面和吸附表面结构的标记
4．2 半导体再构表面结构
4．2．1 Si（111）
4．2．2 Si（001）
4．2．3 Si（110）
4．2．4 Ge（111）
4．2．5 Ge（001）
4．2．6 GeSi（111）
4．2．7 GaAs（110）
4．2．8 GaAs（001）
4．2．9 GaAs（111）
4．3 金属再构表面结构
4．4 吸附表面结构
4．4．1 物理吸附和化学吸附
4．4．2 Si吸附表面
4．4．3 Ge吸附表面
4．4．4 GaAs吸附表面
4．4．5 金属的吸附表面
4．5 表面相变
……

第五章 薄膜中的晶体缺陷
第六章 外延薄膜中缺陷的形成过程
第七章 薄膜中的扩散
第八章 薄膜的成核长大热力学
第九章 薄膜的成核长大动理学
第十章 金属薄膜的生长
第十一章 半导体薄膜的生长
第十二章 氧化物薄膜的生长
第十三章 薄膜中的分形
第十四章 薄膜的制备方法
第十五章 薄膜研究方法

前言/序言

　　《薄膜生长》第一版出版于2001年9月，到2010年1月第五次印刷，共印刷8300册，这说明，此书作为研究生教材拥有较广泛的读者，正如《薄膜生长》第一版前言所述，随着固态高科技产业的迅速发展，薄膜科学和技术愈来愈受到重视，薄膜领域中科研和生产的联系愈来愈紧密，这十几年来出现了不少薄膜生长、薄膜结构、薄膜研究方法的新知识，需要把它们补充到本书的专题部分中去（基础部分基本上没有变动）。
　　这些新增加的内容主要是：
　　1）本书第二版增加了11.7节“石墨烯的制备、结构和性质”和11.8节“拓扑绝缘体的制备、结构和性质”，这两节介绍近年来得到广泛重视的新型薄膜材料。石墨烯是近乎完美的二维材料。由于石墨烯独特的电子结构、优异的物理性质及潜在的应用前景，它的发现获得2011年度诺贝尔物理学奖。拓扑绝缘体是近十年来发现的新型固体材料，其主要特征是固体内部为绝缘体，其表面态或边缘态是导体，这种材料具有新奇的量子性质。
　　2）本书第二版13.4节“金属诱导非晶半导体薄膜低温快速晶化”是本书第一版13.3.2小节“非晶态薄膜中的分形晶化”发展出来的一小节。过去的内容以基础研究成果为主，目前增加的最主要是应用基础研究成果。为了使快速晶化的薄膜能满足器件制备的要求，研究重点集中在使晶态半导体薄膜的晶粒尽可能大、表面尽可能光洁，并能覆盖宏观器件要求的全部面积。
　　3）薄膜研究方法（本书第一版第十五章）中的“X射线衍射方法”的以下3小节增加了较多的内容：
　　15.1.3节“高分辨和掠入射X射线衍射”；
　　15.1.4节“外延薄膜的一些高分辨X射线衍射实验结果”；
　　15.1.5节“掠入射衍射的一些实验结果”。
　　掠入射X射线（与样品表面的夹角为1度量级）的全外反射效应显著增强了样品表层的衍射强度，使高分辨和掠入射X射线衍射一起成为纳米量级薄膜三维结构和多层结构的常规研究方法。
　　4）本书第一版第十五章中的“光电子能谱（PES）”扩充为以下3小节：
　　15.4.1节“X光电子能谱（XPS）”；
　　15.4.2节“紫外光电子能谱（UPS）及反向光电子能谱（IPES）”；
　　15.4.3节“角分辨光电子能谱（ARPES）”；
　　反向光电子能谱利用5^15eV入射电子激发出来的发光谱测定价带上面的空能带中电子状态的分布，这里的ARPES特别重要，它也是一种紫外光电子能谱，它的突出优点是可以同时测定光电子的能量和动量（角分辨的功能），成为测定单晶薄膜以及新型材料的能带结构的先进方法。
　　5）本书第十五章中的“扫描探针显微术（SPM）”主要扩充了以下1小节：
　　15.5.1节“扫描隧道显微术和谱学（STM/STS）”。
　　扩充的内容包括近年来得到广泛应用的STS谱学方法，包括一次微分谱和二次微分谱的原理和方法，以及新发展出来的谱学成像方法。这些方法主要用于表面电子态的测量（一次微分谱）和振动激发态或自旋激发态（二次微分谱）的测量。STS谱学技术已成为表面局域电子态探测的常规方法。
　　近年来，电子显微术有很多新的进展，由于我们有一本新书《微分析物理及其应用》（丁泽军、吴自勤、孙霞、张人佶编著，中国科学技术大学出版社，2009）可供参考，本书第二版没有作补充。
　　补充后的第二版字数约为450000，比第一版的字数351000增加约1／4，并且列入科学出版社“现代物理基础丛书”。
　　为了便于读者查阅有关资料，本书第二版的末尾增加了索引。

现代物理基础丛书·典藏版：先进半导体材料与器件物理 本书导读： 本册《现代物理基础丛书·典藏版：先进半导体材料与器件物理》旨在系统、深入地阐述当代半导体科学与工程领域的核心理论、前沿技术以及关键器件的工作机理。随着信息技术的飞速发展，对半导体材料性能的要求日益苛刻，本卷着眼于新一代集成电路、光电器件以及功率电子器件的物理基础，为科研人员、工程师及高年级本科生提供一个全面且深入的学习资源。 第一部分：半导体物理基础的深化与拓展 本部分从晶体结构和电子能带理论出发，对传统半导体物理概念进行深化与拓展，为理解现代高性能器件奠定坚实的理论基础。 第一章：晶体生长与缺陷工程 详细介绍了高品质半导体单晶的生长技术，特别是对于新型化合物半导体（如氮化物、磷化物）和宽禁带半导体（如碳化硅、氮化镓）的分子束外延（MBE）、化学气相沉积（MOCVD）等先进外延技术。重点讨论了晶体生长过程中界面控制的挑战、位错、点缺陷等固有缺陷的形成机理及其对载流子输运特性的影响。强调了缺陷工程在优化器件性能中的双重作用：既要通过退火、掺杂等手段消除有害缺陷，也要利用特定缺陷调控材料的电学和光学性质。 第二章：载流子输运理论进阶 超越经典的德鲁德模型，本章深入探讨了量子尺寸效应下的载流子输运行为。内容涵盖：量子阱、量子线和量子点中的能级结构和态密度修正；高场强下的载流子散射机制，包括表面粗糙度散射、界面缺陷散射以及声子散射的详细分析；以及载流子输运的蒙特卡洛模拟方法及其在复杂异质结构中的应用。此外，还将介绍隧道效应、热电子发射等在纳米尺度器件中至关重要的输运机制。 第三章：半导体能带工程与有效质量理论 本章聚焦于如何通过应变工程（Strain Engineering）和组分调控来设计和优化半导体的电子结构。详细分析了应变对禁带宽度、有效质量张量及载流子有效质量的影响，这是设计高性能异质结器件（如HBT、HEMT）的关键。引入了k·p微扰理论，用于精确计算复杂能带结构（如III-V族和III-N族半导体）的能级分离和光学跃迁概率。 第二部分：前沿半导体材料与异质结构 本部分集中讨论了当前信息和能源技术的核心驱动力——新型半导体材料及其构筑的复杂异质结。 第四章：宽禁带半导体（WBG）物理与器件 重点剖析了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的独特物理特性，如极高的击穿电场强度、高电子迁移率和优异的热稳定性。讨论了SiC和GaN的p型掺杂难题及解决方案，以及如何利用AlGaN/GaN异质结形成高二维电子气（2DEG）的物理机制。深入分析了基于这些材料的肖特基势垒二极管（SBD）、高电子迁移率晶体管（HEMT）以及功率MOSFET的工作原理和效率瓶颈。 第五章：二维（2D）材料的电子学特性 介绍了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs，如MoS2, WSe2）等二维材料的独特电子结构和超高载流子迁移率的来源。探讨了如何在范德华异质结构中实现材料的层间耦合和物性调控。特别关注了二维材料在低功耗晶体管、柔性电子器件以及超快光电器件中的应用潜力，包括其狄拉克锥或直接带隙特性的利用。 第六章：量子点（Quantum Dots）与低维结构 系统阐述了量子点的能级量子化现象及其尺寸依赖的光谱特性。讨论了半导体量子点的合成方法（如化学合成法和外延法），以及其在光发射器件（QLED）中的应用。重点分析了量子点器件中的激子动力学、载流子捕获与复合过程，以及如何通过表面钝化来提高量子效率。 第三部分：先进半导体器件物理 本部分将理论与实际器件紧密结合，剖析了现代电子和光电器件的设计原则与工作机制。 第七章：光电器件的载流子动力学 详细解析了激光二极管（LD）和光电探测器（PD）中的关键物理过程。对于LD，深入讨论了受激辐射、腔体设计对阈值电流的影响、以及室温和高温下的效率滚降。对于光电探测器，着重分析了雪崩光电二极管（APD）中的倍增机制和噪声来源，以及如何利用异质结结构来优化光吸收和载流子分离效率。 第八章：先进晶体管的尺度效应与性能极限 针对CMOS技术的尺寸缩小趋势，本章分析了短沟道效应的物理成因，如沟道长度调制、势垒降低效应。随后，系统介绍了解决这些问题的关键技术：高K/金属栅极技术对界面物理的影响、应变硅技术对迁移率的提升机制。此外，还探讨了鳍式场效应晶体管（FinFET）和全环绕栅极晶体管（GAAFET）在静电控制和亚阈值摆幅方面的优势。 第九章：功率器件的击穿与热管理 本章聚焦于电力电子领域对半导体器件的要求。详细分析了PN结在反向偏压下的击穿机理（雪崩击穿与齐纳击穿）。对于MOSFET和IGBT等功率器件，重点讨论了导通电阻（$R_{on}$）与击穿电压之间的权衡关系（优选曲线）。此外，还涵盖了由于高功率密度导致的半导体芯片热管理挑战，如热阻计算和先进封装技术在热耗散中的作用。 总结与展望： 本书的编写力求理论的严谨性与工程应用的紧密结合，通过大量的图表和实例分析，帮助读者构建一个完整且深入的现代半导体物理知识体系。它不仅是理解现有主流技术的基石，更是探索未来器件（如拓扑绝缘体器件、自旋电子学器件）物理特性的理论准备。本书对材料的微观结构、能带调控以及宏观电学性能之间的内在联系进行了全面梳理，是半导体领域专业人士不可或缺的参考书目。