Nanowires and Nanobelts pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Wang, Zhong Lin 编

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2005-09-29

价格:USD 89.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780387287058

丛书系列:

图书标签:

纳米线
纳米带
纳米材料
材料科学
纳米技术
半导体
电子学
物理学
化学
材料工程

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具体描述

Volume 1, Metal and Semiconductor Nanowires covers a wide range of materials systems, from noble metals (such as Au, Ag, Cu), single element semiconductors (such as Si and Ge), compound semiconductors (such as InP, CdS and GaAs as well as heterostructures), nitrides (such as GaN and Si3N4) to carbides (such as SiC). The objective of this volume is to cover the synthesis, properties and device applications of nanowires based on metal and semiconductor materials. The volume starts with a review on novel electronic and optical nanodevices, nanosensors and logic circuits that have been built using individual nanowires as building blocks. Then, the theoretical background for electrical properties and mechanical properties of nanowires is given. The molecular nanowires, their quantized conductance, and metallic nanowires synthesized by chemical technique will be introduced next. Finally, the volume covers the synthesis and properties of semiconductor and nitrides nanowires.

晶体结构与界面科学前沿：从原子尺度到宏观应用本书聚焦于先进材料领域中极具活力与挑战性的两个核心方向：纳米尺度晶体结构的可控制备、特性解析，以及在功能器件中复杂界面行为的深入理解。本书旨在为材料科学家、物理学家、化学家以及相关领域的工程师提供一个全面、深入的视角，探讨如何通过精妙的结构设计和界面工程来突破现有技术的性能瓶颈。第一部分：原子排列的艺术——先进晶体结构的精确构筑与调控本部分将摒弃对简单一维结构（如纳米线和纳米带）的传统综述，转而深入探讨构建具有特定拓扑结构和晶体缺陷的复杂三维（3D）和准二维（2D）材料的尖端技术。第一章：高熵与多孔晶格的超材料设计本章将详细阐述如何利用高熵合金（HEA）和高熵氧化物（HEO）的原理来设计具有超常机械、热学或催化性能的新型晶体结构。我们将重点讨论：非传统晶格构筑：如何在原子尺度上实现多种元素在晶格中的随机取代或有序排列，从而有效降低晶格热导率、提高硬度和抗腐蚀性。定向缺陷工程：探讨如何通过精确控制晶格空位、间隙原子和孪晶界面的密度和空间分布，以激活材料中原本处于“休眠”状态的潜在功能（如光电响应或储能特性）。多孔晶体网络：深入分析金属-有机骨架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的构筑策略，重点研究其孔径分布、比表面积与气体吸附、分离性能之间的定量关系。区别于简单的材料合成，本章关注的是拓扑结构对宏观输运性能的限制与优化。第二章：亚稳态相与界面诱导的结构相变材料的真正潜力往往隐藏在其亚稳态结构中。本章将剖析利用外场（如应力、电场、光照）诱导晶体结构从稳定相向亚稳相转变的动力学过程，特别是关注这些相变如何影响材料的电子结构和本征性能。应变梯度工程：讨论在薄膜异质结构中引入持续的应变梯度，如何打破材料的对称性，从而稳定出在平衡条件下难以存在的铁电、铁磁或超导相。动态晶格重构：阐述在高温或高压下，通过原位表征技术（如同步辐射X射线衍射），实时追踪晶体点阵在原子扩散驱动下的演变路径。这包括晶界迁移、析出相的成核与长大过程。时间分辨结构分析：介绍使用超快激光脉冲激发材料后，追踪晶格振动模式（如声子谱）在皮秒乃至飞秒尺度上的演化，以揭示光生载流子如何耦合至晶格振动，进而影响材料的电荷分离效率。第二部分：功能界面的深度解析——电子、离子与机械耦合材料的性能很大程度上由其界面特性决定。本部分将超越单一材料本身的性质，聚焦于不同材料或相界面的复杂物理化学交互作用。第三章：功能异质结中的电荷传输与能带调控本章的核心在于理解和设计界面处的电荷载流子行为，这对于高性能电子器件至关重要。范德华异质结的层间耦合：详细分析由二维材料（如过渡金属硫化物、石墨烯衍生物）构成的多层堆叠体系中，由于弱范德华力导致的电子轨道重叠和自旋耦合现象。重点讨论扭曲角（Twist Angle）对莫尔电荷分布和介电常数的影响。肖特基势垒的精确调控：探讨界面本征缺陷如何影响金属-半导体接触的肖特基势垒高度。分析通过界面钝化层（如超薄氧化物或自组装单分子层）精确“钉扎”费米能级的策略，以实现欧姆接触或理想的单向整流。界面电子激发现象：讨论在钙钛矿、有机半导体或量子点异质结构中，界面能带失配导致的激子解离、电荷转移速率以及三体复合的机制，旨在优化光伏和发光器件的效率。第四章：电化学与催化界面：反应动力学与传质阻力本章将材料科学与电化学工程相结合，关注固-液、固-气或固-固界面的动态反应过程，尤其是在能量转换和存储设备中的应用。固态电解质/电极界面稳定性：深入研究锂离子电池或燃料电池中，固体电解质与金属/氧化物电极接触界面处形成的钝化层（如SEI/CEI）。分析界面阻抗谱的解构，识别出导致过电位升高的具体传输步骤（如离子脱溶剂化、界面相变）。单原子位点（SACs）的界面锚定：考察单个金属原子锚定在载体表面（如氮掺杂碳、氧化物晶格缺陷）时，其周围配位环境如何影响催化反应的活化能。这涉及对活性位点局域电子密度的精确计算与实验验证。界面胁迫下的材料退化：探讨在电化学循环过程中，由于体积变化和离子嵌入/脱出导致的界面应力积累，如何引起微裂纹、相分离或活性材料的剥落，这是限制器件寿命的关键因素。第三部分：先进表征与计算模拟的融合本书强调，对上述复杂结构和界面的理解，必须依赖于尖端表征技术与高精度计算的协同作用。第五章：原位、多尺度表征技术在界面研究中的应用本章概述了如何运用组合性的表征手段来捕捉材料在工作状态下的瞬态行为，这远超静态成像的范畴。同步辐射与透射电镜的结合：介绍如何利用高能X射线（如吸收谱、散射）与高分辨率透射电镜（HRTEM）联用，实现对晶格位移、局部化学态和缺陷扩散的同步监测。表面敏感光谱技术：探讨如表面等离子体共振（SPR）、拉曼增强光谱（SERS）和X射线光电子能谱（XPS）的深度剖析模式，用于识别和量化界面处的吸附物和价态变化。第六章：第一性原理计算对界面能垒的预测与优化本章论述如何利用密度泛函理论（DFT）及更高级的计算方法，在原子尺度上预测界面现象，指导实验设计。界面能与结构弛豫：阐述如何计算不同晶面取向组合的界面结合能，并模拟原子在界面上的初始弛豫构型，以确定能量最低的接触方式。电子结构与势垒计算：详细介绍如何通过计算能带对齐、费米能级钉扎效应和有效质量的计算，来预测电荷注入/提取的势垒高度和载流子散射截面。本书的最终目标是建立一套完整的理论框架和实验流程，使研究人员能够系统性地设计和优化具有特定晶体结构和优异界面性能的下一代功能材料。