Electronic Materials Science

Electronic Materials Science pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:John Wiley & Sons Inc
作者:Eugene A. Irene
出品人:
页数:320
译者:
出版时间:2005-3
价格:1239.00元
装帧:HRD
isbn号码:9780471695974
丛书系列:
图书标签:
  • 电子材料
  • 材料科学
  • 固体物理
  • 半导体
  • 绝缘体
  • 金属材料
  • 纳米材料
  • 材料特性
  • 电子器件
  • 材料工程
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具体描述

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A thorough introduction to fundamental principles and applications

From its beginnings in metallurgy and ceramics, materials science now encompasses such high– tech fields as microelectronics, polymers, biomaterials, and nanotechnology. Electronic Materials Science presents the fundamentals of the subject in a detailed fashion for a multidisciplinary audience. Offering a higher–level treatment than an undergraduate textbook provides, this text benefits students and practitioners not only in electronics and optical materials science, but also in additional cutting–edge fields like polymers and biomaterials.

Readers with a basic understanding of physical chemistry or physics will appreciate the text′s sophisticated presentation of today′s materials science. Instructive derivations of important formulae, usually omitted in an introductory text, are included here. This feature offers a useful glimpse into the foundations of how the discipline understands such topics as defects, phase equilibria, and mechanical properties. Additionally, concepts such as reciprocal space, electron energy band theory, and thermodynamics enter the discussion earlier and in a more robust fashion than in other texts.

Electronic Materials Science also features:

∗ An orientation towards industry and academia drawn from the author′s experience in both arenas

∗ Information on applications in semiconductors, optoelectronics, photocells, and nanoelectronics

∗ Problem sets and important references throughout

∗ Flexibility for various pedagogical needs

Treating the subject with more depth than any other introductory text, Electronic Materials Science prepares graduate and upper–level undergraduate students for advanced topics in the discipline and gives scientists in associated disciplines a clear review of the field and its leading technologies.

好的,以下是关于一本名为《Advanced Nanomaterials for Sustainable Energy Systems》的图书的详细简介: --- 《先进纳米材料在可持续能源系统中的应用》 作者: [虚构作者姓名,例如:Dr. Anya Sharma & Prof. Kenji Tanaka] 出版社: [虚构出版社名称,例如:Pinnacle Scientific Press] 页数: 约 850 页 版次: 第一版 图书概述 《先进纳米材料在可持续能源系统中的应用》是一部全面且前沿的专著,深入探讨了当前能源挑战的背景下,纳米科学如何为下一代清洁、高效和可持续的能源转换、存储和利用技术提供关键解决方案。本书超越了传统的材料科学视角,将重点放在了跨学科的融合上——即材料化学、物理学、工程学与环境科学的交汇点。 在应对气候变化和全球能源需求激增的双重压力下,开发能够替代化石燃料、提高能源效率并减少环境足迹的新技术至关重要。本书精准地定位在这一核心需求上,系统地梳理了从基础纳米结构设计原理到实际工程应用中的关键障碍与突破。它不仅涵盖了当前主流研究领域,如太阳能电池和电池技术,更对新兴领域如绿色氢能生产、热电转换以及污染物环境修复中的催化应用进行了深入剖析。 本书的叙事结构旨在引导读者从理解纳米尺度下的物质行为(如量子效应、表面能和缺陷工程)出发,逐步过渡到如何利用这些基本原理来设计具有特定功能的宏观器件。对于研究生、专业研究人员以及希望将前沿材料科学知识应用于实际能源解决方案的工程师而言,本书提供了一个无与伦比的参考资源。 核心内容详述 本书共分为七个主要部分,共计二十个章节,内容组织逻辑严谨,层层递进: 第一部分:纳米材料基础与能源转换导论(第 1-3 章) 第 1 章:可持续能源系统的挑战与纳米尺度的机遇 本章首先回顾了全球能源格局,阐述了当前化石燃料依赖带来的环境和社会经济后果。随后,详细介绍了纳米技术相对于传统材料在提高反应活性、优化载流子传输以及增强界面稳定性方面的独特优势。重点讨论了尺寸效应、量子限域效应在能源转换中的核心作用。 第 2 章:关键纳米结构形貌与合成策略 系统介绍了用于能源应用的主要纳米材料形貌,包括量子点(QDs)、纳米线、纳米管、二维(2D)材料(如过渡金属硫化物和石墨烯衍生物)以及多孔金属有机框架(MOFs)。深入分析了湿化学合成法(溶剂热法、水热法)、气相沉积法(CVD)以及模板辅助生长技术在精确控制形貌和尺寸分布上的区别和适用性。 第 3 章:表征技术:洞察纳米尺度的功能 强调了先进的表征技术在验证材料设计成功与否中的关键性。详细介绍了高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)、原子力显微镜(AFM)在形貌和缺陷分析中的应用,以及X射线吸收精细结构(XAFS)和拉曼光谱在电子结构和化学状态分析中的具体案例。 第二部分:光电转换:下一代太阳能技术(第 4-7 章) 第 4 章:基于钙钛矿的太阳能电池(PSCs) 这是本书的重点章节之一。深入剖析了有机-无机杂化钙钛矿的晶体结构、优异的光吸收特性和高载流子迁移率。着重讨论了界面工程在抑制离子迁移和提高长期稳定性方面的最新进展,并对比了n-i-p与p-i-n器件架构的优劣。 第 5 章:量子点太阳能电池(QDSCs)的载流子动力学 聚焦于PbS、CdSe等量子点在光伏转换中的应用。详细阐述了多激子产生(MEG)现象的理论基础,以及如何通过表面配体工程优化电荷传输路径,提高器件的开路电压和填充因子。 第 6 章:染料敏化与光电催化 回顾了传统的第三代太阳能电池技术,并将其与新兴的直接光电催化水分解(PEC)系统相结合。探讨了如何设计具有高可见光吸收和有效光生载流子分离的半导体材料(如TiO2、BiVO4)。 第 7 章:提高光吸收效率的结构设计 探讨了光捕获的物理策略,包括表面等离激元共振(SPR)增强技术,以及通过光子晶体结构和纳米光栅实现光程管理的方法。 第三部分:储能系统的前沿纳米材料(第 8-11 章) 第 8 章:锂离子电池(LIBs)的高性能电极 着重分析了纳米结构对锂离子电池性能的提升作用。讨论了硅基负极的体积膨胀问题,以及如何通过碳纳米管或石墨烯包覆来构建缓冲结构。在正极方面,详细介绍了富锂锰基和高镍三元材料的界面稳定性研究。 第 9 章:固态电解质与界面挑战 系统介绍了基于氧化物(如LLZO)和硫化物(如LGPS)的纳米晶体固态电解质。重点讨论了固-固界面处存在的接触电阻和锂枝晶生长抑制的纳米尺度机制。 第 10 章:下一代非锂电池技术 本书引入了对钠离子电池(SIBs)和金属-空气电池(如锌离子或铝离子电池)中关键纳米材料的展望。分析了钠离子电池中硬碳/软碳材料的结构调控及其对可逆容量的影响。 第 11 章:超级电容器与纳米复合电极 探讨了基于导电聚合物、过渡金属氧化物(TMOs)和MXenes等二维材料的超级电容器。阐述了如何通过控制孔隙结构和材料的导电网络,实现高能量密度与长循环寿命的平衡。 第四部分:能源催化与转化(第 12-15 章) 第 12 章:纳米催化剂的活性位点工程 深入讲解了纳米材料作为催化剂的原理,特别是单原子催化剂(SACs)和合金纳米颗粒的设计。通过密度泛函理论(DFT)计算的视角,解释了如何通过电子结构修饰来优化氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的过电位。 第 13 章:绿色氢能:电解水制氢的纳米技术 聚焦于高效、低成本的电解水催化剂。详细对比了贵金属催化剂与基于非贵金属(如Ni-Fe氢氧化物、Co-P纳米结构)的电催化性能,并讨论了高熵合金在酸性环境下的稳定性问题。 第 14 章:燃料电池中的纳米催化 讨论了质子交换膜燃料电池(PEMFCs)和固体氧化物燃料电池(SOFCs)中的关键纳米组分。重点关注了碳载铂纳米颗粒的防腐蚀策略以及新型无铂催化剂的开发。 第 15 章:环境修复与光催化降解 将催化应用扩展到环境领域,阐述了TiO2纳米管阵列和石墨烯复合材料在有机污染物光催化降解中的效率提升机制。 第五部分:热能管理与转换(第 16-17 章) 第 16 章:热电材料的纳米尺度调控 详细解释了热电材料(如碲化铋、硅锗合金)的性能指标ZT(优值)。核心内容在于如何利用纳米化来降低晶格热导率(通过声子散射)而不牺牲电子导电性,重点分析了纳米异质结和超晶格结构的影响。 第 17 章:纳米材料在热管理中的应用 讨论了纳米流体(Nanofluids)在提高换热效率中的潜力,以及相变材料(PCMs)中纳米颗粒的添加如何影响热存储和释放的动力学行为。 第六部分:器件集成与长期稳定性(第 18-19 章) 第 18 章:界面工程与电荷传输优化 讨论了在实际多层器件中,不同纳米层之间的界面物理和化学兼容性问题。重点分析了钝化层、缓冲层材料的选择如何减少界面陷阱态和非辐射复合。 第 19 章:器件的长期可靠性与降解机制 这是面向实际应用的关键章节。系统分析了在热、湿、光照和电场应力下,纳米材料器件(尤其是钙钛矿和电池)的降解路径,并介绍了通过封装技术和材料本征稳定性设计来延长寿命的方法。 第七部分:未来展望(第 20 章) 第 20 章:迈向能源系统的智能化与规模化 本章总结了当前研究的瓶颈,并对未来十年内纳米能源材料的发展趋势进行了预测,包括柔性电子器件中的集成、AI辅助的材料筛选,以及可持续和低成本的纳米材料制造流程。 本书的特色 1. 跨学科深度融合: 本书不仅停留在材料合成层面,更深入探讨了材料的本征物理机制(如载流子传输、热电耦合)与工程化器件性能之间的定量关系。 2. 前沿性与实用性并重: 覆盖了钙钛矿、MXenes、单原子催化剂等当前科研热点,同时提供了大量关于稳定性、界面优化和可制造性的工程学见解。 3. 详尽的案例分析: 每章都结合了最新的高影响力研究成果,通过详细的实验数据图表和原理示意图,帮助读者直观理解复杂的纳米尺度现象。 《先进纳米材料在可持续能源系统中的应用》是能源科学研究人员和从业者不可或缺的工具书,它为构建一个更清洁、更高效的能源未来指明了材料科学的前进方向。

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