Materials Science of Thin Films, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Academic Press

作者:Milton Ohring

出品人:

页数:794

译者:

出版时间:2001-10-29

价格:USD 141.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780125249751

丛书系列:

图书标签:

• 薄膜
• 物理
• 材料学
• PVD
• Nanoscience
• CVD
• 材料科学
• 薄膜
• 材料工程
• 物理
• 化学
• 纳米技术
• 表面科学
• 半导体
• 电子材料
• 薄膜技术

晶体材料的结构与性能研究 书籍简介 本书深入探讨了晶体材料在不同尺度下的结构特性、形成机制及其宏观性能之间的内在联系。内容涵盖了从原子排列到宏观力学行为的多个层面，旨在为材料科学家、工程师以及相关领域的研究人员提供一个全面、系统的理论框架和实验指导。本书的叙述风格严谨，逻辑清晰，重点关注材料设计与性能优化的前沿课题。 第一章：晶体结构基础与对称性分析 本章是理解所有晶体材料行为的基石。我们将从最基本的晶格概念入手，详细阐述布拉维点阵的分类及其在三维空间中的周期性表示。随后，深入讲解密堆积结构（如面心立方和六方密堆积）的几何特征及其对材料性能的影响，特别是滑移系统和塑性变形的易感性。 重点内容包括：晶体学符号（如Miller指数）的精确应用，用于描述晶面和晶向；点群和空间群理论，这是理解材料对称性与其物理性质（如铁电性、压电性）关联的关键。此外，还将介绍非晶态和准晶态材料的结构特征，与完美晶体结构进行对比分析，突出无序对扩散和力学性能的独特影响。通过引入倒易点阵的概念，为后续的衍射分析打下坚实的理论基础。 第二章：晶体缺陷的类型、形成与迁移 晶体材料的宏观性能几乎完全由其内部存在的缺陷所决定。本章将详尽分类讨论晶体缺陷，包括零维缺陷（点缺陷，如空位、间隙原子、取代原子）、一维缺陷（线缺陷，如位错）、二维缺陷（面缺陷，如晶界、堆垛层错）和三维缺陷（体缺陷，如孔洞、析出相）。 对于点缺陷，我们将分析其热力学形成能、在晶体中的扩散机制（如替换机制和间隙扩散机制），并探讨如何通过掺杂来精确控制载流子浓度和扩散速率。在线缺陷方面，重点解析边缘位错和螺型位错的应力场分布，以及它们在塑性流动、加工硬化中的核心作用。晶界作为不同晶粒间能量最高的区域，其结构（如低角晶界、高角晶界）对材料的电学、力学和化学稳定性至关 கல்லூரி。本章将引入Kimura-Brown模型来描述晶界对材料韧性的影响。 第三章：晶体材料的电子结构与能带理论 本章专注于连接原子尺度的电子行为与宏观的导电性、光学性质。我们将从薛定谔方程在周期性势场中的求解出发，系统阐述布洛赫定理和其在描述晶体中电子运动中的重要性。 核心内容包括：晶体动量、有效质量的概念及其如何解释电子在外部电场下的加速行为。详细分析$E-k$色散关系，区分金属、半导体和绝缘体的主要区别，特别是费米能级的确定及其在材料相变中的意义。对于半导体，将深入讲解价带和平带的结构，以及杂质能级、缺陷导致的本征和外因载流子输运机制。在光学性质方面，将讨论吸收边、带隙工程以及材料对不同波长光子的响应机理。 第四章：晶体材料的热力学与相变动力学 本章着眼于驱动材料演化的基本热力学原理和时间依赖性的相变过程。我们将应用吉布斯自由能最小化原理来预测材料在不同温度和压力下的平衡相结构。 重点内容包括：相图的绘制与解读，特别是二元和三元合金体系中的固溶、共晶和共析反应。深入探讨非扩散型相变（如马氏体转变）的机制，对比其与扩散型相变的区别，强调无应变相变的动力学特征。对于形核与长大过程，将引入经典形核理论（CNT），分析形核势垒、临界半径和过饱和度的影响。热处理工艺（如退火、淬火、时效）的优化设计，正是基于对这些相变动力学的精确控制。 第五章：晶体材料的力学性能与本构关系 本章系统阐述晶体材料如何响应外加载荷，关注其弹性、粘弹性、粘塑性行为及断裂韧性。 弹性变形部分，基于胡克定律的张量形式，定义杨氏模量、剪切模量和泊松比，并讨论晶体各向异性对面弹性张量的影响。塑性变形部分，除了位错运动外，还将讨论加工诱导的孪晶（Twinning）机制，特别是在高应变率或低对称性晶体中的重要性。 在断裂力学方面，本书将超越传统的强度概念，深入探讨裂纹的萌生、扩展和韧性。重点分析Rice积分（J积分）在评估材料抵抗裂纹扩展能力方面的应用，以及如何通过微结构设计（如引入晶界强化或第二相粒子）来提高材料的断裂韧性。 第六章：晶体生长与薄膜沉积技术（非本征内容） 本章关注用于制备高纯度单晶和特定微观结构薄膜的先进技术。我们将从基础的过饱和度理论出发，分析晶体生长过程中的质量控制问题。 详细介绍的生长技术包括：切克劳斯基法（Czochralski method）用于大规模硅晶圆的制备，探讨生长速率、坩埚拉拔速度对晶体缺陷（如微环）的控制。对于薄膜沉积，重点涵盖化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD，如溅射和蒸发）的原理，分析这些技术如何控制薄膜的成核、生长模式（如岛屿生长、层状生长）和晶粒取向。讨论外延生长中衬底与薄膜之间的晶格失配（Lattice Mismatch）对薄膜应力积累和缺陷形成的影响。 第七章：先进晶体材料的功能化研究 本章探讨如何通过精确的微结构调控和化学组分设计，赋予晶体材料特定的物理功能。 内容聚焦于以下几个关键领域：铁电性材料的极化反转机制、压电效应的物理起源及其传感器应用；磁性材料中的磁畴结构、磁各向异性和磁致伸缩效应；以及离子导体材料中离子迁移率的调控，特别是固态电解质在电池技术中的应用。每种功能都与特定的晶体结构缺陷或电子结构特征紧密相关，本书将通过实例分析，展示如何利用材料科学的理论工具来实现特定功能的优化设计。 总结 本书内容结构紧凑，理论深度与工程应用并重，力求为读者提供一套扎实而前沿的晶体材料科学知识体系。它不仅阐述了“是什么”，更侧重于解释“为什么”和“如何做”，是深入理解和创新晶体材料领域的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书在讲解薄膜表征技术方面达到了一个令人惊叹的高度。市面上很多相关书籍往往只是泛泛而谈，或者过于侧重某一种技术，但这本书的处理方式是如此的全面和深入。它对电子显微镜（TEM/SEM）的成像原理、衍射分析的精妙之处，以及X射线光电子能谱（XPS）在表面化学态分析中的应用，都给予了详尽的篇幅。更绝妙的是，它不仅仅描述了“如何做”这些测试，更重要的是教导读者“如何解读”这些数据背后的物理意义。我特别欣赏作者在讨论数据解释时所展现出的那种批判性思维——如何区分信号的噪声、如何避免常见的分析误区。这使得它不仅仅是一本操作手册，而更像是一位经验丰富的导师在手把手地教导你如何成为一个真正的数据“炼金术士”。对于需要设计复杂多层膜系统并对其微观结构进行严格质量控制的工程师来说，这本书提供的表征深度和广度，是其他任何单一来源都无法比拟的。它将看似晦涩难懂的谱图和图像，转化成了指导我们优化材料性能的有力武器。

评分☆☆☆☆☆

这部巨著的问世，简直是为我们这些在材料科学前沿摸爬滚打的研究者打开了一扇新世界的大门。我记得我第一次翻开它的时候，就被它那种宏大叙事和对微观世界入木三分的洞察力深深吸引住了。它不仅仅是一本教科书，更像是一份详尽的“地图”，为我们指明了薄膜科学这片广袤领地中的关键路径。书中的理论阐述极其严谨，从最基础的原子排列到复杂的界面效应，逻辑链条清晰得让人叹服。尤其是它对不同沉积技术——从物理气相沉积（PVD）到化学气相沉积（CVD）——的深入剖析，简直是实践者的福音。作者并没有停留在概念的罗列上，而是通过大量的实例和深入的分析，揭示了工艺参数如何精确地调控薄膜的最终性能。那种将复杂物理化学过程还原为可理解模型的功力，非一般人所能及。读完后，我感觉自己对薄膜的结构-性能关系有了前所未有的透彻理解，这对于指导我接下来的实验设计，避免走不必要的弯路，起到了决定性的作用。对于任何想在薄膜技术领域做出实质性贡献的人来说，这本书是不可或缺的“镇馆之宝”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量也值得称赞。在这样一本信息密度极高的专业书籍中，保持清晰的视觉传达至关重要。印刷质量保证了公式和图表的细节不会失真，这对于需要仔细核对复杂方程的读者来说，是至关重要的。那些示意图，无论是关于晶格匹配的示意图，还是关于薄膜表面粗糙度演变的图例，都经过精心设计，能够一眼抓住核心概念。这种对细节的关注，反映了编者对读者学习体验的尊重。同时，本书的索引系统做得相当出色，查找特定术语或概念时非常高效，这对于在海量信息中快速定位所需知识点的研究人员来说，节省了大量时间。总而言之，这是一部在内容深度、广度、理论严谨性和实际指导性上都达到了行业顶尖水准的专著，它不仅仅是知识的载体，更是一种科学思维方式的典范展示。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验方面，这本书的结构设计体现了极高的教学智慧。它在处理像晶体生长动力学这样抽象的理论概念时，并没有让读者感到枯燥或迷失方向。作者巧妙地使用了类比和逐步递进的数学模型，让那些原本需要深厚背景知识才能掌握的理论，变得触手可及。例如，在讨论成核与生长模式（如Volmer-Weber, Frank-van der Merwe）时，它通过对表面能和界面能的细致计算，清晰地勾勒出了不同生长模式的转变临界点，这比单纯记忆结论要有效得多。此外，本书对热力学和动力学在薄膜形成过程中的相互作用的探讨，是其一大亮点。它深刻揭示了为什么在某些温度和压力条件下，我们得到的是理想的晶态结构，而在另一些条件下，材料却倾向于形成非晶态或缺陷密集的结构。这种对“为什么”的追问，极大地提升了读者对薄膜材料内在稳定性的理解层次。对于试图跨越基础理论和实际应用鸿沟的读者而言，这本书提供了一座坚实且平坦的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书在涵盖传统薄膜技术的同时，也展现出对新兴领域的敏锐洞察力，这使得它即便是作为一本“经典”著作，也保持着与时俱进的生命力。我尤其关注它对功能性薄膜，比如铁电薄膜、磁性隧道结以及先进光学涂层方面的论述。这些章节不仅仅是简单地介绍这些材料的用途，而是深入剖析了影响其宏观电学或磁学性能的亚纳米级界面缺陷和应力状态。作者对薄膜应力的来源（热应力和生长应力）及其对器件性能的灾难性影响的分析，可谓是教科书级别的范例。它提醒我们，在微观尺度上的微小变化，在宏观尺度上可能导致整个器件的失效。书中对这些前沿功能材料的讨论，其深度和广度远超一般的综述文章，它提供的是构建这些复杂系统的底层物理和化学原理。这对于那些正在研发下一代传感器、存储器或高效光伏器件的团队来说，无疑是一份宝贵的、具有前瞻性的技术参考手册。

评分☆☆☆☆☆

这根本不像教材，像是huge review paper

评分☆☆☆☆☆

这根本不像教材，像是huge review paper

评分☆☆☆☆☆

这根本不像教材，像是huge review paper

评分☆☆☆☆☆

这根本不像教材，像是huge review paper

评分☆☆☆☆☆

这根本不像教材，像是huge review paper