Science and Engineering of One- and Zero-dimensional Semiconductors pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Beaumont, Steven P./ Torres, Clivia M. Sotomayor (EDT)

出品人:

页数:334

译者:

出版时间:1990-6

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9780306434174

丛书系列:

图书标签:

• Semiconductors
• Nanomaterials
• Low-dimensional materials
• Nanotechnology
• Materials Science
• Physics
• Engineering
• Quantum mechanics
• Electronic properties
• Optoelectronic materials

物质世界的微观探索：从点到线的奇妙旅程 本书并非一本关于“一维和零维半导体科学与工程”的教科书。它是一次深入的、引人入胜的物质世界微观探索之旅，聚焦于构成我们所熟悉世界的那些最基础的构建模块，以及它们如何通过截然不同的尺寸和维度，展现出令人惊叹的物理特性和工程潜力。我们将剥离宏观物体的惯常外表，潜入原子、分子以及更为精巧的纳米结构构成的微观尺度，领略那些隐藏在日常之下的深刻规律。 我们的旅程始于对“零维”概念的理解。想象一个完美的点，它没有任何长度、宽度或厚度。在物理学和化学的世界里，这种“点”的极致体现便是孤立的原子和分子。这些微小的实体，虽然看似简单，却是构成一切物质的基础。本书将带领读者领略原子轨道的精妙结构，原子之间如何通过化学键形成稳定的分子，以及这些原子和分子如何拥有其独一无二的电子能级。我们将探讨量子力学如何精确地描述这些微观实体的行为，解释它们为何会表现出特定的化学反应活性、光谱特征以及能量传递方式。 例如，在介绍原子时，我们将深入探究其电子壳层结构，理解不同元素的电子排布如何决定了它们的化学性质。我们还会讨论原子团簇，即由数十个到数百个原子组成的集合体，它们虽然比单个原子要大，但其性质却与宏观材料截然不同。这些团簇的电子结构和表面原子比例显著影响其催化活性、光学特性甚至磁性，为设计新型功能材料提供了无限可能。 在分子层面，我们将探讨共价键、离子键和氢键等多种化学键的形成机制，以及它们如何塑造分子的几何形状和分子间的相互作用。分子的振动和转动模式，以及它们对电磁波的吸收和发射，是理解光谱学的基础，也是我们识别和分析物质的重要手段。我们将深入研究有机分子，从简单的甲烷到复杂的大分子，理解其独特的结构和多样的功能，例如在生命科学中的作用，或者作为高性能材料的组成部分。 接下来，我们将视线转向“一维”的概念。一个完美的线，它只有长度，而宽度和厚度几乎为零。在物质世界中，一维结构通常指的是那些在某一维度上具有显著延伸，而在其他两个维度上尺度极小（例如纳米尺度）的物质形式。本书将重点介绍那些在纳米尺度上呈现出一维特性的物质，例如纳米线、碳纳米管和纳米纤维。 我们将详细阐述这些一维纳米结构的形成机制。例如，通过化学气相沉积（CVD）等方法，如何精确地控制纳米线的生长方向和直径。我们将探讨碳纳米管的独特晶体结构，六边形碳原子排列如何赋予其超乎寻常的力学强度、优异的导电性以及高比表面积。这些特性使得碳纳米管在复合材料、传感器、能量存储设备以及纳米电子器件等领域展现出巨大的应用潜力。 本书将深入剖析这些一维纳米结构所表现出的特殊物理现象。由于尺寸效应，它们的电子和声子行为会发生显著改变。例如，量子限制效应会导致其电子能带结构发生重排，从而产生特殊的导电性质。我们将讨论如何在纳米线中实现单电子隧穿效应，以及如何利用这些效应来制造超小型、超低功耗的电子器件。 在力学性能方面，一维纳米材料的强度和韧性通常远超宏观材料。我们将解释，为什么碳纳米管的拉伸强度可以达到GPa级别，以及这种高强度如何在轻质高强的复合材料中得到应用。同时，它们的高比表面积也使其在催化、吸附和药物递送等领域具有独特的优势。 本书的另一个重要主题是量子点。这些微小的半导体纳米晶体，尺寸通常在几纳米左右，它们在物理和化学性质上呈现出强烈的“量子尺寸效应”。量子点最引人注目的特性之一是其可调的荧光发射波长。通过精确控制量子点的尺寸，我们可以使其发射出从紫外到红外范围内的任意颜色的光。我们将深入探讨量子点发光的物理机制，即量子限制在电子能级上的效应，以及其在量子信息、生物成像、显示技术和太阳能电池等领域的广泛应用。 我们将介绍不同类型的量子点，例如II-VI族（CdSe, CdS）、III-V族（GaAs, InP）以及碳基量子点，并分析它们各自的优缺点和应用前景。本书还将探讨量子点的制备技术，从溶液法合成到固相合成，以及如何通过表面修饰来改善其稳定性、分散性和功能性。 此外，本书还将涉及纳米材料的组装和集成。如何将这些微小的“点”和“线”有序地排列和连接起来，形成宏观可用的功能器件，是实现其应用价值的关键。我们将介绍自组装技术，例如利用分子间作用力将纳米粒子定向排列，以及通过模板辅助生长等方法来构筑复杂的纳米结构。 我们将探讨如何将这些纳米结构集成到现有的电子器件和材料体系中，例如将量子点集成到LED显示器中以实现更宽广的色域，或者将碳纳米管添加到聚合物基体中以提高材料的导电性和力学性能。 本书的视角将始终聚焦于物质最基本组成单元的特性和行为，以及它们如何随着尺度的减小而展现出宏观世界难以想象的新奇现象。我们不会局限于某一具体的材料或技术，而是力求展现一个更宏观、更普遍的理解框架。从单个原子的量子态，到分子间的相互作用，再到纳米线的集体行为以及量子点的光电特性，我们将逐层深入，揭示物质世界在微观尺度上的丰富多彩和无限可能。 本书旨在为对物质科学、材料科学、纳米技术、量子物理以及工程应用感兴趣的读者提供一次深刻的启发。它将带领您跳出宏观物质的束缚，去发现和理解那些构成我们世界最微小、最基础的要素是如何运作，以及它们如何能够被巧妙地设计和利用，以应对未来的挑战，创造更加美好的未来。我们将探索那些隐藏在肉眼无法触及之处的奇妙规律，感受物质世界在不同维度上的生命力与创造力。

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