拉曼光谱学与低维纳米半导体

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出版者:
作者:张树霖
出品人:
页数:405
译者:
出版时间:2008-4
价格:78.00元
装帧:
isbn号码:9787030206398
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 拉曼
  • 半导体
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  • 拉曼光谱
  • 半导体物理
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  • 物理学
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具体描述

《拉曼光谱学与低维纳米半导体》共分上、下两篇:上篇主要叙述拉曼光谱学的理论和实验基础,从广义散射的高度,介绍了拉曼光谱的理论,从实验工作需要的角度,相当具体地介绍了有关拉曼光谱实验的内容。下篇在理论上探讨了低维纳米半导体拉曼谱的基本特征后,以激发光特性以及低维纳米体系的尺寸、形状和材料极性对拉曼光谱的影响为纲,较全面地总结和介绍了低维纳米半导体的拉曼光谱学。《拉曼光谱学与低维纳米半导体》附录收集和整理了理论和实验方面的一些较深入和具体的内容。

好的,以下是一本假设的图书简介,其内容与您提到的《拉曼光谱学与低维纳米半导体》无关,侧重于材料科学与工程领域的其他前沿主题。 --- 图书名称:先进能源存储系统中的界面化学与电化学行为 简介 《先进能源存储系统中的界面化学与电化学行为》 深入探讨了下一代高能密度和长寿命能源存储器件,特别是锂离子电池、固态电池以及新兴的钠离子电池和金属空气电池中,界面现象对系统整体性能的决定性影响。本书旨在为材料科学家、电化学工程师和相关领域的研究人员提供一个全面且深入的视角,理解从微观到宏观尺度上,电极/电解质界面处的物理化学过程。 第一部分:理论基础与表征工具 本书首先为读者奠定了坚实的理论基础,详细阐述了电化学反应动力学、电荷转移机制以及电极材料的本征特性。重点突出了界面结构如何调控这些过程。 电化学热力学与动力学: 对双电层结构、固态电解质界面(SEI)的形成机制进行了深入分析。讨论了电荷转移电阻、扩散限制以及活化极化等关键概念,并引入了新型的量子化学计算方法来预测界面能垒。 先进界面表征技术: 详述了用于原位、非原位分析界面化学态的尖端技术。这包括高分辨透射电子显微镜(HRTEM)在原子尺度观察SEI结构的应用,X射线光电子能谱(XPS)和同步辐射技术在探测表面元素价态和化学环境变化上的优势,以及各种电化学阻抗谱(EIS)分析技术在区分不同界面过程中的应用。特别强调了利用中子散射和同步辐射小角散射技术来揭示界面演化过程的潜力。 第二部分:固态电解质界面(SEI)的精准调控 SEI的稳定性和完整性是决定锂离子电池循环性能和安全性的核心因素。本书将SEI的形成和演化视为一个复杂的、动态的界面化学过程。 SEI的化学复杂性: 详细分析了传统有机电解质中SEI层的组成,包括无机盐(如LiF, Li2CO3)和有机聚合物组分的精确鉴定。讨论了SEI形成过程中溶剂分解、电解质氧化还原和锂枝晶生长之间的相互作用。 界面工程策略: 提出了一系列通过添加剂或表面修饰来优化SEI性能的策略。这包括使用功能性添加剂(如FEC、VC)来促进形成更薄、离子导电性更好且电子绝缘性更强的SEI层。还探讨了通过电极材料表面预处理或包覆导电氧化物纳米层来抑制电解液的持续分解。 固态电池界面挑战: 针对固态电池,本书重点分析了固态电解质与金属锂或高电压正极之间的界面接触问题。讨论了“硬接触”和“软接触”对界面阻抗的影响,并介绍了采用梯度界面层或原位生长界面涂层来降低界面相容性障碍的最新进展。 第三部分:高能量密度电极材料的界面问题 随着对更高能量密度的追求,新型电极材料(如硅负极、富锂锰基正极、金属锂负极)的引入带来了更为严峻的界面稳定性挑战。 硅基负极的体积效应与界面重构: 深入剖析了硅在充放电过程中高达300%的体积膨胀如何导致SEI的周期性破裂和重建,从而引发持续的电解液消耗和容量衰减。提出了通过纳米结构设计(如核壳结构、多孔结构)和集成弹性缓冲材料来管理机械应力并维持界面稳定的方法。 高电压正极的界面氧化与相变: 讨论了在超过4.5V工作电压下,层状氧化物正极表面发生的氧化反应,导致活性材料与电解质之间的界面相变(如形成MnO2或富集LiF的非晶层)。介绍了使用惰性涂层(如Al2O3, ZrO2)来隔离活性材料并抑制电解质在正极表面的氧化分解的有效性。 金属锂负极的枝晶生长与界面反应: 重点分析了锂枝晶在金属锂负极上的不均匀沉积机制,这是导致电池短路和安全隐患的主要原因。探讨了通过使用非易燃电解质、离子液体或固态电解质来抑制锂枝晶生长,并强调了界面润湿性和离子传输路径控制的重要性。 第四部分:下一代储能系统的界面探索 本书的最后一部分展望了超越传统锂离子化学体系的前沿领域,聚焦于界面化学如何影响其可行性。 水系电池与金属空气电池: 针对水系电池,讨论了电极材料在水溶液中的电化学稳定窗口及其与电解液的界面反应。在金属空气电池(如锌空气、锂空气)方面,详细阐述了氧还原/析氧反应(ORR/OER)催化剂与多孔气/液/固三相界面之间的耦合机制,以及如何通过界面工程来提升氧电极的效率和可逆性。 钠离子与多价离子电池: 考察了钠离子(Na+)在不同电极材料上插层/脱嵌的界面动力学,特别是对于硬碳负极的SEI特性与锂离子体系的差异。对于镁离子或锌离子等二价/多价离子体系,着重讨论了界面钝化层(如形成离子不导电的阻挡层)如何显著阻碍多价离子的快速传输。 总结 《先进能源存储系统中的界面化学与电化学行为》不仅系统梳理了当前界面研究的广阔图景,更以前瞻性的视角指出了未来界面工程需要突破的关键瓶颈。本书为研究人员提供了设计更安全、更高效、寿命更长的下一代能源存储器件的理论工具和实验指导。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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这本书把材料性能进行了分类系统的研究,我虽然对理论计算部分理解不是很深刻,但是觉得把光谱特性与材料的性质联系还是不错的,尤其是对材料的分类研究

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这本书把材料性能进行了分类系统的研究,我虽然对理论计算部分理解不是很深刻,但是觉得把光谱特性与材料的性质联系还是不错的,尤其是对材料的分类研究

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这本书把材料性能进行了分类系统的研究,我虽然对理论计算部分理解不是很深刻,但是觉得把光谱特性与材料的性质联系还是不错的,尤其是对材料的分类研究

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这本书把材料性能进行了分类系统的研究,我虽然对理论计算部分理解不是很深刻,但是觉得把光谱特性与材料的性质联系还是不错的,尤其是对材料的分类研究

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这本书把材料性能进行了分类系统的研究,我虽然对理论计算部分理解不是很深刻,但是觉得把光谱特性与材料的性质联系还是不错的,尤其是对材料的分类研究

用户评价

评分

这本书的结构安排也值得称赞。它并非章节的简单堆砌,而是形成了一个逻辑清晰的知识体系。从基础理论到前沿应用,再到实验技术的指导,每一个部分都紧密相连,相互补充。作者在引入新的概念或技术时,都会回顾前面已经讲解过的相关知识,确保读者不会感到迷失。这种循序渐进的学习路径,使得即使是初学者,也能相对轻松地掌握拉曼光谱学在低维纳米半导体研究中的应用。

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这是一本真正能够触及拉曼光谱学核心精髓,并将其与蓬勃发展的低维纳米半导体领域紧密结合的著作。当我翻开这本书时,首先被其严谨而又富有逻辑的叙述方式所吸引。它并没有简单地罗列概念,而是层层递进,从基础的拉曼散射理论入手,深入浅出地讲解了拉曼光谱仪器的基本原理、工作模式以及各种关键参数对实验结果的影响。作者对每个知识点的阐述都极为细致,比如在介绍瑞利散射和拉曼散射的区别时,不仅给出了理论公式,还详细分析了它们在光子能量、散射强度以及探测方式上的差异,并且通过生动的类比,让我这个非物理专业背景的读者也能迅速抓住重点。

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在技术细节方面,这本书也做得非常出色。它详细介绍了在进行低维纳米半导体拉曼光谱测量时需要注意的实验细节,例如样品制备、激光波长选择、聚焦镜头的选择、光谱仪器的分辨率以及信号采集的优化策略。书中还讨论了如何避免一些常见的实验干扰,如荧光背景、样品发热以及激光诱导的损伤,并提供了相应的解决方案。对于渴望将拉曼光谱技术应用于实际研究的读者来说,这些信息无疑是宝贵的。

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此外,这本书对拉曼光谱在应力分析和缺陷表征方面的讲解也极具价值。在低维纳米半导体材料的生长和器件制备过程中,常常会引入各种应力,而这些应力对材料的性能有着显著的影响。书中详细介绍了如何利用拉曼光谱的峰位移动来定量评估材料内部的应力大小和方向,甚至可以区分表面应力和体应力。同时,对于材料中的缺陷,如空位、间隙原子和位错,拉曼光谱也能提供丰富的识别信息,例如通过分析拉曼峰的展宽、强度比以及新的拉曼峰的出现来推断缺陷的种类和浓度。

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更让我惊喜的是,这本书在理论讲解之后,立刻将视角转向了实际应用,特别是低维纳米半导体材料。书中详细介绍了各种常见的低维纳米半导体,如量子点、纳米线、二维材料(石墨烯、过渡金属硫化物等)的制备方法和形貌特征,并重点阐述了拉曼光谱如何成为表征这些材料结构、结晶度、缺陷、应力以及电子-声子耦合等关键性质的强大工具。我特别喜欢书中关于如何通过分析拉曼峰的位置、宽度、强度以及偏振依赖性来推断材料的尺寸效应、表面效应和量子限域效应的部分,这为我理解纳米材料的特殊物理性质提供了清晰的思路。

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这本书的另一大亮点在于其丰富的案例研究。作者选取了多个具有代表性的低维纳米半导体体系,例如,对于硅纳米线,书中详细分析了其拉曼光谱如何随直径变化而发生位移和展宽,以及如何通过引入应力来调控其电子学性能。对于过渡金属二硫化物(TMDCs)如MoS2和WS2,书中深入探讨了拉曼光谱在区分不同层数、识别多晶型以及监测由掺杂或退火引起的结构变化方面的作用。这些具体的案例不仅加深了我对理论知识的理解,更让我看到了拉曼光谱在解决实际科学问题中的巨大潜力。

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我尤其欣赏书中对于拉曼光谱在探索纳米材料电子-声子耦合方面的深入论述。这一点对于理解纳米材料的电学和光学性质至关重要。书中详细解释了电子-声子耦合是如何影响拉曼光谱的峰形、峰强以及共振拉曼效应的。通过分析不同温度、不同掺杂浓度下的拉曼光谱变化,可以揭示出材料的导电机制以及载流子与晶格振动之间的相互作用强度,这对于设计新型电子器件和光电器件具有重要的指导意义。

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作为一名读者,我非常喜欢书中对未来发展趋势的展望。作者并没有止步于现有的研究成果,而是对拉曼光谱在低维纳米半导体领域的未来发展方向进行了预测,例如结合机器学习进行数据分析、开发新型拉曼光谱技术用于原位实时监测等。这些前瞻性的思考,不仅激发了我对未来科研的兴趣,也让我看到了该领域无限的可能性。这本书不仅是一本技术手册,更是一本激发思维的启迪之作。

评分

总而言之,这本书是一本集理论深度、应用广度和技术细节于一体的优秀著作。它为我提供了理解拉曼光谱学及其在低维纳米半导体研究中应用的坚实基础,并激发了我深入探索该领域的浓厚兴趣。无论您是初学者还是经验丰富的研究人员,这本书都将为您带来宝贵的知识和启发。它是我在科研道路上不可多得的良师益友。

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这本书还涵盖了许多与拉曼光谱相关的先进技术,例如共振拉曼光谱、非线性拉曼光谱以及空间分辨拉曼显微技术。这些技术的介绍不仅扩展了我对拉曼光谱多样性的认识,更让我了解到它们在解决更复杂、更精细的纳米材料研究问题中的独特优势。例如,共振拉曼光谱可以极大地增强特定电子跃迁相关的声子模式的信号,从而获得更丰富的信息;而空间分辨拉曼显微技术则可以将拉曼光谱的分析能力延伸到微米甚至纳米尺度,实现对材料微观结构的精确成像和表征。

评分

拉曼光谱分析

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拉曼光谱分析

评分

非常好,深入浅出

评分

非常好,深入浅出

评分

非常好,深入浅出

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