Silicon Carbide and Related Materials 2007 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Suzuki, Akira (EDT)/ Okumura, Hajime (EDT)/ Kimoto, Tsunenobu (EDT)/ Fuyuki, Takashi (EDT)/ Fukuda,

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:4204.00元

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isbn号码:9780878493579

丛书系列:

图书标签:

• Silicon Carbide
• Wide Bandgap Semiconductors
• Materials Science
• Semiconductor Materials
• Crystalline Materials
• High-Temperature Materials
• Electronic Materials
• Power Devices
• SiC
• Semiconductors

陶瓷科学与工程的深度探索：先进材料的制备、表征与应用 图书名称：Advanced Ceramics: Science and Engineering 内容简介 本书汇集了当代陶瓷科学与工程领域最前沿的研究成果与技术进展，深入剖析了高性能陶瓷材料从基础理论到工程应用的各个关键环节。全书结构严谨，内容翔实，旨在为材料科学家、工程师、研究人员以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一本全面、深入的参考指南。 本书的核心关注点在于结构陶瓷、功能陶瓷、生物医用陶瓷以及极端环境应用陶瓷的创新与发展。我们摒弃了对传统氧化物和传统粘土材料的过多阐述，而将焦点聚焦于那些在力学性能、热稳定性、电学特性或特定功能方面表现出卓越性能的新型先进陶瓷体系。 第一部分：先进陶瓷的基础理论与制备工艺革新 本部分奠定了理解先进陶瓷性能的理论基石，并详细探讨了决定最终材料品质的关键制备技术。 第一章：晶体结构、缺陷工程与微观结构控制 本章深入探讨了非氧化物陶瓷（如氮化物、硼化物和碳化物）的晶体化学特性，重点分析了点缺陷、线缺陷和面缺陷（晶界）如何调控材料的宏观性能，尤其是高温蠕变阻抗和断裂韧性。我们引入了先进的计算模拟方法，如密度泛函理论（DFT）计算，来预测复杂多主元陶瓷体系中的固溶极限和相稳定性。特别关注了通过精确控制晶粒尺寸和晶界相组成来实现材料性能的“调谐”策略。 第二章：粉体制备与纳米化技术 高质量陶瓷制备始于高质量的前驱体粉末。本章系统梳理了当前主流的高纯度、窄粒径分布粉体制备技术。详细介绍了溶胶-凝胶法（Sol-Gel）在制备均匀复合氧化物粉末中的应用，以及气相合成法（如化学气相沉积CVD和等离子体法）在制备超细纳米颗粒方面的优势。讨论了碳热还原法在制备反应性碳化物和氮化物粉末时，如何通过气氛和温度梯度控制来优化产物形貌。此外，本章还专题探讨了有机金属化学前驱体在构建原子级混合物中的精确性。 第三章：先进烧结技术与致密化 陶瓷的最终性能高度依赖于其烧结过程中的致密化行为和微观结构演化。本章聚焦于非传统烧结技术： 放电等离子烧结（SPS）/脉冲电场烧结（PECS）： 详细阐述了在短时间内实现高致密化而不引起晶粒过度粗化的机理，并分析了其在制备高热导率氮化铝（AlN）陶瓷中的应用案例。 热等静压（HIP）和冷等静压（CIP）： 讨论了利用高压环境消除内部孔隙、提高最终强度的策略，并对比了其在复杂形状部件制造中的适用性。 液相辅助烧结（Liquid Phase Sintering, LPS）： 侧重于利用特定低熔点相（如玻璃相或金属相）来加速扩散和降低烧结温度，特别是针对难烧结的陶瓷体系。 第二部分：结构陶瓷的力学性能与断裂控制 本部分深入探讨了用于承受高应力、高温环境的结构陶瓷的强度、韧性及其失效机制。 第四章：超高韧性与抗热震陶瓷 本章着重于提高陶瓷的断裂韧性（$K_{IC}$）的技术，这通常是结构陶瓷应用的瓶颈。详细分析了增韧机制，包括： 纤维增韧（如SiC纤维增强复合材料）： 探讨了界面特性对裂纹偏转、桥接和拔出的影响。 晶须增强（Whisker Reinforcement）： 关注微观尺度的晶须（如SiC、AlN晶须）如何有效阻碍裂纹扩展。 相变增韧（Phase Transformation Toughening）： 深入解析了氧化锆（如Yttria-Stabilized Zirconia, YSZ）中应力诱导的马氏体相变如何通过体积膨胀来“闭合”裂纹。 第五章：高温力学行为与蠕变动力学 针对航空航天和能源领域的应用，本章研究了陶瓷在超过1000°C时的长期可靠性。分析了扩散蠕变（Nabarro-Herring 和 Coble 蠕变）的激活能和主导机制。介绍并建立了用于预测陶瓷构件在不同应力水平和气氛下寿命的稳态和瞬态蠕变模型。同时，探讨了热机械疲劳（TMF）测试方法及其在评估材料循环载荷下的退化规律。 第三部分：功能陶瓷的电学、热学与磁学特性 本部分聚焦于具有特定电学、光子或热力学功能的先进陶瓷材料。 第六章：高性能电介质与铁电体 本章详细阐述了用于高频电子元件、传感器和储能设备的先进陶瓷。讨论了钛酸钡（BaTiO3）基和锆钛酸铅（PZT）基陶瓷的介电常数、铁电畴结构与温度/场强依赖性。引入了弛豫铁电体（Relaxor Ferroelectrics）的弛豫机制，以及如何通过掺杂和引入纳米晶界来优化其性能，实现高能量密度存储。 第七章：热电与热导陶瓷 热电材料在废热回收中具有巨大潜力。本章系统分析了优值因子（ZT）的构成要素（塞贝克系数、电导率和热导率）。重点研究了类金刚石结构陶瓷（如B4C, SiC）和半赫斯勒合金在提高电性能的同时，如何通过点缺陷和晶界散射有效降低晶格热导率，实现高效热电转换。 第八章：透明陶瓷与光电器件 透明陶瓷在红外窗口、激光增益介质和高功率LED封装中至关重要。本章讨论了如何利用超细粉末和消除散射中心的烧结技术，制备出具有高透过率的氧化铝（Al2O3）、尖晶石（MgAl2O4）和掺杂YAG等材料。详细分析了残余孔隙率和晶界玻璃相对可见光和红外光透过率的影响机制。 第四部分：先进应用与表面工程 本书最后一部分将理论与实践相结合，探讨了陶瓷材料在极端环境中的工程化应用和界面改性技术。 第九章：生物相容性与骨替代陶瓷 针对植入物应用，本章关注羟基磷灰石（HA）及其替代物的生物活性和降解速率的精确控制。讨论了生物活性玻璃陶瓷（如Bioglass）与活体骨组织的化学键合机制，以及如何通过多孔结构设计来引导骨细胞的长入和血管化。此外，对比了用于人工关节的稳定氧化锆（PSZ）与氧化铝在耐磨损和生物惰性方面的表现。 第十章：陶瓷涂层与表面改性技术 为了增强基体材料的耐腐蚀性、耐磨损性或赋予特定功能，表面工程技术至关重要。本章详述了物理气相沉积（PVD）和等离子喷涂（Plasma Spraying）在制备高致密、强结合力陶瓷涂层（如CrN, TiAlN, YSZ热障涂层）中的工艺参数控制。讨论了激光熔覆和反应性溅射在原位形成界面层以提高涂层与基体之间附着力的技术。 结论与展望：下一代陶瓷的挑战 本书最后一部分对当前研究的未解决问题和未来发展方向进行了总结，包括：高熵陶瓷（High-Entropy Ceramics）的设计原则、增材制造（3D打印）技术在陶瓷复杂结构制造中的潜力、以及开发具有自修复能力的新型陶瓷系统的探索。

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这本《Silicon Carbide and Related Materials 2007》无疑是那个时期半导体材料研究领域的一份重要文献集。我拿到这本书时，首先被其内容的广度和深度所吸引。它似乎汇集了全球顶尖学者们在碳化硅（SiC）及其相关材料，比如氮化镓（GaN）等宽禁带半导体技术上的最新突破和前沿见解。我对其中关于功率电子器件的章节尤其感兴趣，毕竟在能源效率日益受到关注的今天，SiC基器件凭借其高击穿电场和高导热性，正逐渐成为传统硅基器件的有力替代者。书中详细探讨了从材料生长、晶圆制备到器件制造工艺的各个环节，尤其是关于缺陷控制和界面工程的讨论，非常深入。我记得有几篇论文对SiC MOSFETs的可靠性问题进行了细致的剖析，这对于工程师来说是至关重要的实战信息，而不是空泛的理论探讨。整体来看，这本书的专业性极强，对于任何想要深入了解2007年前后SiC技术状态的研究人员或高级工程师而言，它提供了一个不可或缺的快照。它不仅仅是会议论文的简单堆砌，更像是一个行业技术成熟度的里程碑标记。

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翻开这本书，最直观的感受就是扑面而来的“硬核”气息，它丝毫没有试图迎合那些对半导体领域了解不深的读者。这是一本为专业人士量身打造的参考书，阅读过程更像是一场高强度的智力挑战。我花了大量时间去消化其中关于异质结生长动力学的章节，那里的数学模型和物理图像构建得极为复杂和精妙。特别是涉及高温退火对晶格结构影响的分析，作者们似乎将每一个原子层面的运动都纳入了考量范围，这充分体现了当时研究的精细化程度。我个人比较欣赏的是，书中并未回避当前技术面临的瓶颈，例如如何经济高效地制造出大尺寸、高质量的SiC衬底，以及如何解决高温工作环境下器件的长期稳定性问题。这些“痛点”的坦诚披露，反而让整本书的价值更高，因为它记录了行业在攻克难关过程中的真实努力和阶段性成果。它不是一本讲述成功故事的教科书，而是一份记录奋斗历程的档案。

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我必须承认，这本书的阅读体验并非一帆风顺，它需要极大的耐心和扎实的半导体物理基础。某些章节深入到了量子力学层面，讨论了界面态密度（Interface State Density）对器件性能的瞬态影响，即便是重温，也需要不断对照相关的物理教科书才能完全理解其背后的物理机制。但正是这种深度，使得这本书超越了一般的会议摘要集，成为了一个可供长期参考的工具书。它详尽记录了当时研究人员如何利用光谱学方法（如拉曼散射和光致发光）来表征不同生长条件下SiC晶格的应力和缺陷分布，这些分析方法的应用细节，对于正在搭建新测试平台的科研人员具有极高的参考价值。这本书像一面镜子，映照出当时全球在宽禁带半导体领域投入的巨大智慧和资源，它所奠定的理论和实验基础，很多至今仍是新一代SiC和GaN器件研发的基石。这是一份沉甸甸的学术遗产。

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这本书的结构布局非常清晰，虽然收录的是多位作者的研究成果，但编辑的功力使得不同主题之间的过渡显得自然流畅。我特别留意了与光电器件相关的部分，尽管当时SiC在照明领域的应用尚未像今天这般成熟，但书中对深紫外（UV）探测器和LED的研究，已经显露出巨大的潜力。当时的技术似乎正处于一个关键的转折点，研究人员正在努力将实验室的优异性能指标转化为可量产的商业产品。那些关于欧姆接触形成机理和肖特基势垒高度调控的讨论，读起来令人振奋，因为这些直接关系到器件的最终效率和工作速度。对于我这种更偏向于材料表征方向的研究者来说，书中介绍的那些先进的电子显微镜技术在SiC薄膜上的应用案例，提供了极佳的学习范例，让我有机会反思自己实验方法的局限性。总而言之，它是一份极具时代特色的技术全景图。

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阅读这本汇编，我仿佛置身于2007年的某个国际学术会议现场，空气中弥漫着对新型电子材料未来无限可能的兴奋与争论。不同学派的观点碰撞在这个集子里得到了充分体现。例如，在谈到SiC的掺杂问题时，不同团队提出的激活能模型和缺陷补偿机制存在细微的差异，这些差异的探讨恰恰是科学进步的动力所在。我对其中关于半绝缘SiC（si-SiC）的研究印象深刻，它对高频电子学和功率模块封装的重要性不言而喻，但实现稳定且低电阻的体材料仍是巨大的挑战。书中对离子注入工艺的优化策略描述得非常细致，包括后续热处理对注入杂质的激活效率的影响，这对于需要进行深度离子注入的器件制造流程来说，是不可多得的工艺参数参考。这本书的价值在于它的时效性，它抓住了当时研究热点最活跃的那一刹那，捕捉了那些正在形成行业标准的关键数据点。

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