Ion Implantation in Diamond, Graphite and Related Materials (Springer Series in Materials Science)

Ion Implantation in Diamond, Graphite and Related Materials (Springer Series in Materials Science) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:M.S. Dresselhaus
出品人:
页数:202
译者:
出版时间:1992-08-20
价格:USD 69.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9783540549567
丛书系列:
图书标签:
  • Diamond
  • Graphite
  • Ion implantation
  • Materials science
  • Thin films
  • Semiconductors
  • Carbon materials
  • Surface modification
  • Materials properties
  • CVD
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具体描述

钻石、石墨及其相关材料中的离子注入:解锁先进材料科学的新维度 离子注入,这项精密的材料改性技术,为钻石、石墨及一系列相关材料带来了前所未有的性能提升和功能拓展。本书深入剖析了离子注入在这些独特材料体系中的应用,揭示了其如何重塑材料的电子、光学、机械和化学特性,从而为前沿科技领域的研究与发展奠定坚实基础。 钻石:从天然宝石到高性能器件的蜕变 钻石,以其无与伦比的硬度、卓越的热导性、高载流子迁移率以及宽禁带而闻名于世,一直以来都是科学家和工程师们追求的终极材料。然而,其本征的绝缘体特性在许多电子和光电子应用中构成了显著的限制。离子注入技术,通过精确控制注入离子的种类、能量和剂量,能够有效地在钻石体中引入杂质原子,从而实现导电性的调控,将钻石从绝缘体转变为半导体甚至导体。 本书详细阐述了不同掺杂离子(如硼、磷、氮、碳等)注入钻石后产生的掺杂机制及其对钻石电学性质的影响。例如,硼离子的注入能够显著提高钻石的导电性,形成P型半导体,这为制造高性能的功率器件、紫外探测器以及高温电子器件提供了可能。氮离子的引入则可以调节钻石的发光特性,用于制造高效的发光二极管(LED)和激光器。此外,本书还探讨了高能离子注入对钻石晶格损伤的修复机制,以及通过退火等后处理工艺优化注入区域的材料质量和性能。 在光学领域,离子注入也被用来制备具有特定光学响应的钻石材料。通过注入稀土元素或发光中心,可以在钻石中实现高效的发光,为量子信息处理、生物成像等领域开辟新的道路。本书深入分析了不同注入离子在钻石中的发光光谱、发光寿命以及量子效率等参数,并介绍了如何通过精确的注入工艺来优化这些参数,以满足特定应用的需求。 石墨:从传统材料到功能化碳材料的飞跃 石墨,以其优异的导电性、导热性、化学稳定性和低成本,在能源存储、催化、电化学等领域有着广泛的应用。然而,石墨的本征特性在某些高性能应用中仍有提升空间。离子注入技术为石墨材料的性能优化和功能化提供了强大的工具。 本书重点介绍了离子注入对石墨烯、石墨、炭黑等不同形态碳材料的改性作用。在石墨烯体系中,离子注入可以用于引入缺陷,改变其电子能带结构,从而调控其导电性和光学性质。例如,注入氧原子可以形成氧化石墨烯,改变其溶解性和化学活性;注入氮原子则可以提高其催化活性,用于燃料电池和电化学储能。本书详细讨论了不同注入粒子在石墨烯表面和体相中的分布情况,以及注入造成的晶格畸变和缺陷对石墨烯电子传输性质的影响。 对于块状石墨材料,离子注入则可以用于表面改性,提高其耐磨性、耐腐蚀性以及生物相容性。通过注入金属离子或陶瓷粒子,可以在石墨表面形成复合层,显著提升其机械性能。此外,离子注入也可用于石墨的掺杂,改变其导电性,例如用于制造更高效的电极材料。 相关材料:拓展离子注入的应用边界 除了钻石和石墨,本书还将目光投向了与之相关的材料体系,如金刚石薄膜、碳化硅、氮化硼等。这些材料同样因其独特的物理化学性质而在众多高科技领域扮演着重要角色。 金刚石薄膜,作为一种具有优异性能的硬质涂层材料,其表面的离子注入改性能够显著提升其耐磨性和耐腐蚀性。碳化硅,作为一种宽禁带半导体材料,在高温、高压、高频电子器件领域具有巨大的应用潜力,离子注入为其掺杂和性能调控提供了关键技术。氮化硼,特别是立方氮化硼,与钻石同属立方晶系,同样具有极高的硬度和优异的热学性质,离子注入对其电子和光学性质的调控也具有重要意义。 本书深入探讨了离子注入在这些相关材料中的机理和应用,分析了注入工艺参数对材料性能的影响,并展望了其在未来材料科学领域的发展前景。 技术原理与实验方法 本书不仅关注离子注入的应用,还对支撑这些应用的技术原理进行了详细的阐述。内容涵盖了离子源的种类、加速器的原理、注入束流的控制、注入能量和剂量的选择等离子注入过程中的关键要素。同时,本书也详细介绍了用于表征注入后材料性能的各种实验技术,包括X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)以及电学和光学测量技术等。通过对这些表征技术的深入解读,读者可以全面了解材料在离子注入后的微观结构、化学成分和宏观性能变化。 面向的读者群体 本书适合材料科学、物理学、化学、电子工程、光学工程等相关领域的科研人员、工程师、研究生以及对先进材料和离子注入技术感兴趣的专业人士阅读。通过本书的学习,读者将能够深刻理解离子注入技术在钻石、石墨及相关材料改性中的重要作用,掌握相关的理论知识和实验方法,并能够将这些知识应用于自己的研究和开发项目中。 总结 《钻石、石墨及其相关材料中的离子注入》为读者提供了一个全面而深入的视角,探索离子注入技术如何赋能钻石、石墨以及一系列相关材料,使其在能源、电子、光学、信息技术等前沿领域焕发新的生命力。本书内容翔实,理论与实践并重,是理解和应用离子注入技术的宝贵参考。

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《Ion Implantation in Diamond, Graphite and Related Materials》——仅仅是书名,就足以勾起我对这个领域的好奇心。我一直认为,钻石和石墨,这两兄弟般的碳同素异形体,虽然在外观上截然不同,但其潜在的联系以及通过外力改变其性质的可能性,总是让我着迷。离子注入,这种精准而强大的技术,听起来就像是为探索这种可能性量身定做的工具。 我设想这本书会以一种极其详尽的方式,剖析离子注入的每一个环节。从离子的加速、传输,到其与材料的相互作用,再到注入后的材料性能演变,都应该有深入的阐述。我尤其想知道,在像钻石这样结构极其稳定、硬度极高的材料中,离子注入是如何进行的?是否会引起大量的晶格损伤?而对于石墨,这种层状结构,离子注入又会如何影响其层间距、电子传输性能,甚至是其在二维材料中的应用? 我期待书中能有大量的理论模型和计算模拟结果,来解释离子注入的微观机制。例如,蒙特卡罗模拟(如SRIM/TRIM)如何预测离子的注入深度和能量损失,如何在原子尺度上理解注入引起的缺陷形成和扩散。同时,我也希望看到大量的实验表征数据,用以验证这些理论模型的有效性。从电子显微镜下的形貌观察,到光谱分析下的化学状态鉴定,再到电学和光学性能的测量,我希望书中能够提供详尽的案例。 “Related Materials”这个部分的潜力更是让我期待。除了传统的晶体钻石和石墨,是否会涵盖石墨烯,碳纳米管,碳纳米纤维,甚至是一些更复杂的碳基复合材料?我好奇离子注入技术在这些新型材料中能否实现更精密的掺杂,或者诱导出新的功能,例如增强其导电性、导热性,或者赋予其特殊的光学响应。 这本书的标题,在我看来,代表着一种对材料“内在基因”进行编辑的艺术。我希望通过阅读它,能够深入理解离子注入这项技术,如何成为改造钻石、石墨以及其他碳相关材料的强大引擎,从而为我今后的研究提供理论支撑和实验思路,甚至发现一些未曾被触及的创新领域。

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我第一次看到《Ion Implantation in Diamond, Graphite and Related Materials》这个书名时,内心就涌起一股强烈的求知欲。这不仅仅是关于一种技术,更是一种对物质世界的深刻探索。钻石和石墨,作为碳的两种截然不同的存在形式,本身就充满了迷人的特性,而离子注入,这项能够精准调控原子层面的技术,与它们结合,无疑会产生出令人惊叹的化学反应。 我猜想,这本书的深度在于它能够将理论与实践无缝衔接。我期待它能从最基础的物理层面讲起,解释为何离子在穿过材料时会损失能量,如何与晶格原子发生相互作用,最终留下“痕迹”。但更重要的是,它应该能深入探讨这些“痕迹”如何改变钻石和石墨的电子结构、光学性质、机械性能,乃至化学反应活性。是否能让坚硬如钻石的材料变得导电?是否能让导电的石墨拥有绝缘体的特性? 我非常希望书中能够包含大量的实验数据和图表,以直观的方式呈现离子注入的效果。例如,通过扫描电子显微镜(SEM)或原子力显微镜(AFM)展示表面形貌的变化,通过X射线光电子能谱(XPS)分析注入元素与基体元素的化学状态,通过透射电子显微镜(TEM)揭示注入层下的微观结构。同时,我也期待能看到关于退火处理对注入材料性能影响的详细讨论,毕竟,激活注入的离子,修复损伤,往往需要精密的退火工艺。 “Related Materials”这个词组,让我充满了遐想。除了钻石和石墨,这本书还会涉及哪些令人兴奋的材料?是碳纳米管,石墨烯,富勒烯,还是碳纳米纤维?这些材料是否也能通过离子注入,获得全新的特性,或者在现有性能上得到质的飞跃?我特别期待书中能有一些关于这些新型碳材料在半导体器件、催化剂、传感器,甚至是生物医学领域的应用实例。 这本书的标题预示着一种对物质本质的深度挖掘,以及通过技术手段对其进行“重塑”的可能性。我希望能在这本书中找到关于离子注入在这些特殊碳材料中应用的详尽解答,不仅满足我现有的知识需求,更能激发我对于未来材料科学研究的全新思考和探索方向。

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这本书的书名就立刻吸引了我——《Ion Implantation in Diamond, Graphite and Related Materials》。作为一个对材料科学,特别是碳基材料的深入探索者,离子注入技术一直是我的研究重点之一。这本书的标题承诺了一个关于这个核心技术的全面视角,涵盖了钻石和石墨这样两种极端但又密切相关的碳同素异形体,以及其他相关的材料。我的直觉告诉我,这一定是一本能够填补我知识空白,甚至可能揭示我未曾设想过的应用前景的著作。 我常常在思考,如何才能将那些晦涩难懂的物理过程,比如离子在固体的溅射、注入、重排以及后续的退火效应,用一种既严谨又易于理解的方式呈现出来。这本书的名字暗示了它可能正是这样一本桥梁之作。我希望它不仅仅是枯燥的理论堆砌,而是能够融合大量的实验数据、精密的模拟结果,甚至是具体的案例分析。尤其是在钻石和石墨这样具有独特电子结构和物理性质的材料中,离子注入会带来怎样的性能改变?是硬度、导电性,还是光学特性?我期待书中能有详尽的讨论,或许还会涉及掺杂后的量子效应,以及这些微观变化如何在宏观层面转化为实际的应用。 我设想这本书的开篇,一定会详细介绍离子注入技术的历史发展,从早期的简单实验到如今的精密操控。接着,它应该会深入到不同类型离子的注入机制,以及它们与不同碳基材料相互作用的物理模型。我猜想,书中会有专门的章节探讨如何通过精确控制注入的离子种类、能量、剂量以及注入角度,来实现对材料性能的定制化调控。例如,在钻石中注入特定原子,可能使其从绝缘体转变为半导体,或者赋予其特殊的发光特性;而在石墨烯或碳纳米管中,则可能通过注入来增强其导电性,或者引入新的功能团。 我非常好奇这本书在“Related Materials”这个部分会涵盖哪些内容。除了传统的晶体和非晶态碳,是否会涉及一些新兴的碳基材料,比如富勒烯衍生物、碳纳米泡沫,甚至是生物碳材料?对于这些材料,离子注入技术能否带来新的突破?我尤其期待看到书中关于离子注入在材料改性、表面功能化以及器件制造方面的具体应用案例。比如,在微电子学、光学器件、催波导,甚至是在生物传感器和药物递送等前沿领域的潜在应用。 总而言之,这本书的标题就勾勒出了一个充满科学探索和技术创新的蓝图。我热切地期待它能够引领我进入一个关于碳基材料与离子注入相互作用的精彩世界,不仅能加深我对现有知识的理解,更能激发我对于未来研究方向的思考和灵感。我希望能在这本书中找到解答我对离子注入技术在复杂碳材料中应用的一系列疑问,并可能发现一些我从未关注过但极具潜力的研究领域。

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《Ion Implantation in Diamond, Graphite and Related Materials》——这个书名瞬间就抓住了我的眼球。对我来说,钻石和石墨不仅仅是基础的碳材料,它们代表着碳原子在不同环境下的两种极端而迷人的表现形式。而离子注入,这项能够以原子精度改变物质属性的技术,与它们结合,必然会带来一系列深刻的科学洞察和技术突破。 我期待这本书能以一种严谨且富有逻辑的方式,逐步深入探讨离子注入在这些特殊材料中的应用。从基本的物理原理出发,详细阐述不同种类的离子在钻石和石墨中传播、停止、以及引起晶格损伤的机制。我特别想知道,如何通过精确控制注入参数,如能量、剂量、角度,来实现对材料性质的精细调控。例如,在钻石中实现p型或n型掺杂,或者在石墨烯中引入特定的缺陷以改变其电子能带结构。 我希望书中能够包含大量的实验数据和图谱,用以直观展示离子注入的效果。比如,通过表面形貌学的分析,了解注入对材料表面的影响;通过光谱学的方法,分析注入元素与基体材料的化学键合状态;通过电学和光学测量,量化注入对材料性能的改变。我期待看到关于不同注入工艺和后续退火处理对最终材料性能影响的对比分析,这对于实际应用至关重要。 “Related Materials”这个词组,给我留下了巨大的想象空间。它是否包含了诸如碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、甚至是一些更复杂的碳基复合材料?我对这些新型碳材料通过离子注入能否获得更优异的性能,或者被赋予全新的功能,感到非常好奇。我特别希望书中能有一些关于离子注入在这些先进材料中,用于制造高性能电子器件、光学器件,或者在催化、生物医学等领域的应用案例。 总而言之,这本书的标题暗示了一种对物质世界进行“精雕细琢”的可能性。我希望能从中获得关于离子注入技术在钻石、石墨及其他相关碳材料领域应用的全面而深入的认识,从而为我的科学研究提供宝贵的理论指导和实践启发,并有可能引领我走向新的研究方向。

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《Ion Implantation in Diamond, Graphite and Related Materials》这个名字,犹如打开了一扇通往材料科学深层奥秘的大门。对我而言,它不仅仅是一本技术手册,更是一次关于物质本质与操纵的哲学思考。我常常在想,我们究竟能将钻石和石墨这样两种截然不同的碳形式,通过外力驱动,改变到何种程度?离子注入,这个听起来充满力量与精密的工艺,是否真的能赋予这些古老材料以全新的生命和功能? 我设想这本书会以一种非常系统化的方式,首先梳理离子注入的基础物理原理,从粒子与物质的碰撞模型,到能量传递和动量交换的微观机制。但更吸引我的是,它如何将这些基础理论,与钻石和石墨的独特晶体结构、能带结构以及化学键合特性相结合。我希望书中能有深入的分析,解释为什么某种类型的离子在钻石中的注入行为,会与在石墨中的行为截然不同,又或是为何某些“相关材料”会受到离子注入的独特影响。 我期待书中能够提供大量关于实验数据的展示和解读,用图表、图像和详尽的测量结果,来佐证理论的有效性。比如,通过X射线衍射、拉曼光谱、透射电子显微镜等手段,观察注入前后材料结构的变化;通过四探针法、霍尔效应测量等,评估电学性能的改变;又或是通过紫外-可见光谱、荧光光谱等,探究光学特性的演变。我希望这些内容不是简单罗列,而是能引发读者对“为何如此”的深入思考。 另一方面,我对于“Related Materials”这个部分充满了好奇。除了我们熟知的晶体和非晶态碳,书中是否会深入探讨诸如碳纳米管、石墨烯、碳点,甚至是一些具有复杂拓扑结构的碳基材料?这些新型材料在离子注入下的表现,又会带来哪些意想不到的发现?我特别希望看到书中能有一些关于如何利用离子注入来构建新型纳米结构、界面工程,以及制备具有特殊电子或光学器件的案例研究。 总的来说,这本书的标题暗示了一种对材料“基因”进行编辑的可能,通过精准的“基因植入”,创造出性能卓越、功能新颖的碳基材料。我希望能从这本书中获得启发,理解离子注入作为一种强大的材料改性工具,在钻石、石墨及其他碳相关材料领域的无限潜力,并以此为基础,拓展我的研究视野,探索更广阔的科学前沿。

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