介電體超晶格（上） [Superlattices and microstructures of dielectric materials] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃永元，王振林，陳延峰，陸延青，祝世寜 著

圖書標籤:

• 介電材料
• 超晶格
• 微結構
• 材料科學
• 物理學
• 半導體
• 薄膜
• 光學
• 電子學
• 納米材料

齣版社： 南京大學齣版社

ISBN：9787305178405

版次：1

商品編碼：12091033

包裝：精裝

外文名稱：Superlattices and microstructures of dielectric materials

開本：16開

齣版時間：2017-03-01

用紙：膠版紙

頁數：454

字數：876000

內容簡介

　　介電體超晶格是一種在光電子學、聲電子學、量子信息學領域有重大應用前景的新型功能材料，是南京大學閔乃本院士及其團隊通過20多年係統深入研究開拓的一個新的研究方嚮。從基本原理的提齣、到實驗驗證、到原型器件，直到實用化的儀器研製，形成瞭係統性的研究成果，並於2006年獲得瞭連續空缺多年的國傢自然科學一等奬。項目成果共匯總成上下兩冊，《介電體超晶格（上）》為上冊，共分為四個專題，《介電體超晶格（上）》的齣版對我國科學技術的發展具有重大價值。

目錄

第一章 介電體超晶格的研究
第二章 準相位匹配概念的拓展和非綫性光學新效應
2．1 Harmoic Generations in an Optical Fibonacci Superlattice
2．2 Second-harmonic Generation in a Fibonacci Optical Superlattice and the Dispersive
Effect of the Refractive Index
2．3 Quasi-Phase-Matched Third-Harmonic Generation in a Quasi-Periodic Optical Superlattice
2．4 Experimental Realization of Second Harmonic Generation in a Fibonacci Optical Superlattice of LiTaO3
2．5 Crucial Effects of Coupling Coefficients on Quasi-Phase-Matched Harmonic Generation
in an Optical Superlattice
2．6 Wave-Front Engineering by Huygens-Fresnel Principle for Nonlinear Optical Interactions in
Domain Engineered Structures
2．7 Conical Second Harmonic Generation in a Two-Dimensional X2 Photonic Crystal
A Hexagonally Poled LiTaO3 Crystal
2．8 Experimental Studies of Enhanced Raman Scattering from a Hexagonally Poled LiTaO3 Crystal
2．9 Nonlinear Cerenkov Radiation in Nonlinear Photonic Crystal Waveguides
2．10 Nonlinear Volume Holography for Wave-Front Engineering
2．11 Nonlinear Talbot Effect
2．12 Diffraction Interference Induced Superfocusing in Nonlinear Talbot Effect
2．13 Cavity Phase Matching via an Optical Parametric Oscillator Consisting of
a Dielectric Nonlinear Crystal Sheet

第三章 剋爾非綫性光學超晶格與光子晶體
3．1 Light Transmission in Two-dimensional Optical Superlattices
3．2 Optical Bistability in a Two-Dimensional Nonlinear Superlattice
3．3 Experimental Observations of Bistability and Instability in a Two-Dimensional Nonlinear Optical Superlattice
3．4 Gap Shift and Bistability in Two-dimensional Nonlinear Optical Superlattices
3．5 Optical Bistability in Two-dimensional Nonlinear Optical Superlattice with Two Incident Waves
3．6 Three-dimensional Self-assembly of Metal Nanoparticles． Possible Photonic Crystal with a Complete
Gap Below the Plasma Frequency
3．7 Parity-time Electromagnetic Diodes in a Two-dimensional Nonreciprocal Photonic Crystal
3．8 Nonreciprocal Light Propagation in a Silicon Photonic Circuit
3．9 Experimental Demonstration of a Unidirectional Reflectionless Parity-time Metamaterial at Optical Frequencies
3．10 Plasmonic Airy Beam Generated by In-Plane Diffraction
3．11 Collimated Plasmon Beam： Nondiffracting versus Linearly Focused
3．12 The Anomalous Infrared Transmission of Gold Films on Two-Dimensional Colloidal Crystals
3．13 Localized and Delocalized Surface-plasmon-mediated Light Tunneling Through Monolayer
Hexagonal-close-packed Metallic Nanoshells
3．14 Experimental Observation of Sharp Cavity Plasmon Resonances in Dielectric-metal Core-shell Resonators
3．15 Magnetic Field Enhancement at Optical Frequencies Through Diffraction Coupling of Magnetic
Plasmon Resonances in Metamaterials

第四章 聲學超晶格和聲子晶體
4．1 Acoustic Superlattice of LiNbO3 Crystals and Its Applications to Bulk-wave Transducers for Ultrasonic
Generation and Detection up to 800 MHz
4．2 High-frequency Resonance in Acoustic Superlattice of LiNbO3 Crystals
4．3 Ultrasonic Spectrum in Fibonacci Acoustic Superlattices
4．4 Ultrasonic Excitation and Propagation in an Acoustic Superlattice
4．5 High-frequency Resonance in Acoustic Superlattice of Periodically Poled LiTaO3
4．6 Bulk Acoustic Wave Delay Line in Acoustic Superlattice
4．7 Negative Refraction of Acoustic Waves in Two-dimensional Sonic Crystals
4．8 Acoustic Backward-Wave Negative Refractions in the Second Band of a Sonic Crystal
4．9 Negative Birefraction of Acoustic Waves in a Sonic Crystal
4．10 Extraordinary Acoustic Transmission through a 1D Grating with Very Narrow Apertures
4．11 Acoustic Surface Evanescent Wave and its Dominant Contribution to Extraordinary Acoustic
Transmission and Collimation of Sound
4．12 Tunable Unidirectional Sound Propagation through a Sonic-Crystal-Based Acoustic Diode
4．13 Acoustic Asymmetric Transmission Based on Time-dependent Dynamical Scattering
4．14 Acoustic Cloaking by a Near-zero-index Phononic Crystal
4．15 Acoustic Phase-reconstruction near the Dirac Point of a Triangular Phononic Crystal
4．16 Topologically Protected One-way Edge Mode in Networks of Acoustic Resonators with Circulating Air Flow

第一捲：介電體超晶格（上） 概述 《介電體超晶格（上）》深入探討瞭介電體超晶格這一精密設計的人工晶體材料的物理原理、製備技術及其基礎性能。本書作為該領域的開篇之作，聚焦於介電體超晶格的基本結構、構建方法以及由此産生的獨特電學、光學和電磁學特性，為讀者構建起對這一前沿材料體係的全麵認知框架。本書旨在為材料科學、凝聚態物理、電子工程、光學工程等領域的科研人員、工程師以及高年級本科生和研究生提供一份詳實且具啓發性的參考。 第一章：導論：介電體超晶格的興起與意義 本章首先追溯瞭介電體超晶格概念的起源，介紹其作為一類周期性調製介電常數的人工結構，與天然晶體和傳統復閤材料的根本區彆。我們將闡述為何在微納尺度下對介電材料進行精確構築，能夠誘導齣前所未有的物理現象和功能。 1.1 人工晶體材料的時代背景： 探討瞭隨著納米技術和精密加工手段的發展，人類從探索和利用天然材料轉嚮設計和創造具有特定性能的人工材料的曆史進程。 1.2 介電體超晶格的定義與分類： 明確介電體超晶格的核心特徵——周期性的人工結構，並初步介紹其常見的維度（一維、二維、三維）和組成單元（例如，不同介電常數的介質層、微柱、微球等）。 1.3 介電體超晶格的研究動機與科學價值： 強調瞭研究介電體超晶格的重要性，包括其在理解波-物質相互作用、調控電磁波傳播、發展新型功能器件等方麵的巨大潛力。 1.4 本書的研究範圍與章節安排： 概述本書（特彆是“上冊”）所涵蓋的核心內容，如基礎理論、製備方法、基本性能錶徵，為後續章節的學習奠定基礎。 第二章：超晶格理論基礎：周期性結構的波物理 本章深入剖析介電體超晶格之所以能夠展現齣獨特性能的根源——其周期性結構對電磁波傳播産生的奇異效應。我們將從晶體光學和固體物理的類比齣發，引入並解釋相關的理論概念。 2.1 布拉格衍射與布裏淵區： 類比X射綫衍射，解釋為何超晶格結構會對特定頻率的電磁波産生強烈的衍射和反射，形成光子禁帶（Photonic Band Gap, PBG）。引入布裏淵區的概念，說明其在理解超晶格中波傳播模式中的作用。 2.2 費涅爾方程與傳輸矩陣法： 介紹分析多層介質界麵反射和透射的經典方法，並將其推廣到多層超晶格結構，展示如何利用傳輸矩陣來計算整體的透射和反射譜。 2.3 有效介電常數理論： 對於尺寸遠小於波長的超晶格，介紹如何通過平均化方法，將其等效為具有單一“有效”介電常數的新材料，並討論其適用範圍和局限性。 2.4 介質諧振與局域化效應： 探討在某些特定結構設計下，電磁波可能在超晶格的缺陷區域或特定諧振模式下發生強烈的局域化，為光傳感和光存儲等應用提供理論基礎。 2.5 費米能級與能帶理論的類比： 盡管介電體超晶格是非電子係統，但其光子能帶結構與固體物理的電子能帶結構在數學和概念上有深刻的類比。本節將詳細闡述這種類比，幫助讀者理解光子晶體的能帶特性。 第三章：介電體超晶格的結構設計與構建 本章聚焦於如何將理論構想轉化為實際的物理結構，詳細介紹介電體超晶格的各種結構設計原則以及當前主流的製備技術。 3.1 一維超晶格的設計與製備： 3.1.1 分層堆疊結構： 詳述如何通過交替沉積不同介電常數材料（如多層薄膜）來構築一維超晶格，重點介紹原子層沉積（ALD）、物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）等工藝。 3.1.2 周期性光柵結構： 介紹如何利用光刻、電子束刻蝕等技術在介質錶麵形成周期性的光柵結構，實現一維的光子晶體效應。 3.2 二維超晶格的設計與製備： 3.2.1 二維周期性排列的柱狀或孔狀結構： 講解在介質基底上製備周期性排列的介質柱（如二氧化矽、氮化矽）或刻蝕周期性孔陣列的方法，包括自組裝技術、模闆法、定嚮凝固等。 3.2.2 二維光子晶體平麵結構： 重點介紹利用聚焦離子束（FIB）刻蝕、飛秒激光直寫等精密加工技術，在二維平麵上構築復雜的周期性結構。 3.3 三維超晶格的設計與製備： 3.3.1 復雜的體相周期結構： 介紹體相光子晶體（如Opals、Woodpile結構）的構築思路，包括多層堆疊、自組裝、3D打印等前沿技術。 3.3.2 缺陷工程與局域化結構的設計： 探討如何在超晶格中引入有序的缺陷，以控製光傳播和實現局域化，例如設計光學諧振腔、波導等。 3.4 材料選擇與界麵控製： 討論在設計和製備過程中，材料的介電常數、損耗、摺射率匹配等因素的重要性，以及如何控製材料界麵處的平整度、附著力和化學穩定性，以優化超晶格的性能。 第四章：介電體超晶格的基礎性能錶徵 本章關注如何實驗測量和錶徵介電體超晶格的獨特物理性能，為驗證理論模型和評估器件性能提供關鍵手段。 4.1 光譜學錶徵技術： 4.1.1 反射譜與透射譜： 詳細介紹如何利用分光光度計、傅裏葉變換紅外光譜儀（FTIR）、紫外-可見-近紅外光譜儀等設備，測量超晶格在不同波長下的反射和透射特性，以此識彆光子禁帶和共振峰。 4.1.2 橢圓偏振光譜： 介紹橢圓偏振技術如何精確測量薄膜厚度、摺射率和消光係數，對於錶徵超晶格各層的光學常數至關重要。 4.2 顯微成像與形貌分析： 4.2.1 掃描電子顯微鏡（SEM）與透射電子顯微鏡（TEM）： 用於觀察超晶格的微納結構形貌、周期性、晶界和缺陷，確認製備結構的完整性和精確度。 4.2.2 原子力顯微鏡（AFM）： 用於測量超晶格錶麵的粗糙度、高度變化以及納米結構的精細形貌。 4.3 電學性能測量： 4.3.1 介電損耗譜： 介紹如何通過阻抗譜儀等設備，測量超晶格材料在不同頻率下的介電常數和介電損耗，瞭解其作為功能材料的實際應用潛力。 4.3.2 霍爾效應測量： 對於摻雜或具有導電性的超晶格結構，介紹霍爾效應測量如何確定載流子類型、濃度和遷移率。 4.4 光學性能的深入錶徵： 4.4.1 角分辨譜： 測量超晶格在不同入射角度下的光譜響應，可以更全麵地揭示其光子能帶結構和各嚮異性。 4.4.2 光緻發光（PL）和電緻發光（EL）： 對於含有發光材料的超晶格，PL和EL測量有助於研究其發光特性與超晶格結構之間的耦閤。 《介電體超晶格（上）》通過係統性的介紹，為讀者打下堅實的理論基礎，掌握前沿的製備技術，並熟悉基礎的性能錶徵方法。本書的齣版，旨在推動介電體超晶格材料研究的深入發展，並為相關領域的科技創新提供重要的參考和啓示。

評分☆☆☆☆☆

我最近迷上瞭物理學的概念，尤其是那些能夠解釋我們周圍世界運行方式的理論。我一直覺得，理解物質的微觀結構如何影響其宏觀性質是非常迷人的。當我偶然看到《介電體超晶格（上）》這本書名時，我的好奇心就被點燃瞭。我雖然對“介電體”和“超晶格”這兩個詞都有一定的模糊認識，但將它們結閤起來，對我來說是一個全新的領域。我腦海中浮現齣無數個問題：介電體材料本身就有很多種，加上“超晶格”這個概念，究竟會産生怎樣奇特的性質？是不是就像在普通材料的基礎上，通過精密的排列組閤，賦予瞭它更強大的力量？我希望這本書能像一位耐心的老師，一步步地引導我進入這個新的世界。我喜歡那種能把復雜問題簡單化，用清晰的語言和生動的例子來解釋深奧概念的書。如果書中能有一些有趣的類比，或者是一些曆史性的發展脈絡，讓我知道這個領域是如何一步步發展到今天的，那會讓我感覺更親切，更能體會到科學的魅力。

評分☆☆☆☆☆

對於我而言，一本好的學術著作不僅僅是知識的載體，更是思維的啓迪者。我一直關注著凝聚態物理和材料科學領域的最新進展，而“超晶格”的概念近些年來在各個領域都展現齣瞭巨大的潛力。我曾閱讀過關於半導體超晶格和金屬超晶格的書籍，對其中的周期性結構帶來的新穎物理現象印象深刻。因此，當得知有專門介紹“介電體超晶格”的書籍時，我感到非常興奮。我期待這本書能夠提供一個係統性的理論框架，來理解介電體超晶格的形成機製，以及其獨特的電學、光學和熱學特性。我非常想知道，如何通過精細調控介電體材料的組成、厚度以及排列方式，來構建具有特定功能性的超晶格結構。同時，我也對這些材料在實際應用中的前景抱有濃厚的興趣，比如它們在新能源、信息技術、甚至是生物醫學領域的潛在價值。我希望這本書能夠不僅限於理論探討，還能提供一些前沿的研究方嚮和挑戰，從而激發我更深入的思考和探索。

評分☆☆☆☆☆

在收到這本書之前，我其實對“介電體超晶格”這個概念瞭解得並不深入，隻是在一些科普文章中零星地接觸過。我的專業背景主要集中在材料科學的基礎理論方麵，對更具體的應用和前沿技術瞭解不多。因此，當我看到這本書的標題時，我抱著學習新知識的心態。我設想這本書會以一種由淺入深的方式，從介電體超晶格的基本原理講起，可能還會涉及到一些相關的數學模型和物理概念。我期待它能解釋清楚為什麼“超晶格”的概念在介電體材料中如此重要，以及它與傳統介電體材料相比有何獨特性。考慮到“上”這個字，我推測它可能是一個係列的第一本，這意味著它可能會奠定一定的理論基礎，為後續更深入的討論做好鋪墊。我特彆希望書中能包含一些圖示和實例，能夠幫助我更直觀地理解那些抽象的物理現象。例如，如果能用圖例展示齣超晶格的周期性結構是如何影響材料的介電性能的，那將是極大的幫助。我猜測書中可能還會提及一些錶徵介電體超晶格結構和性能的方法，這對於一個初學者來說也是非常有價值的信息。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找能夠幫助我深入理解現代材料科學前沿發展的書籍，尤其是那些能夠連接基礎理論和尖端應用的書籍。我的研究領域涉及到新型功能材料的設計與開發，而介電體材料在電子、光學、能量存儲等眾多領域都扮演著至關重要的角色。近年來，“超晶格”的概念在許多材料體係中都取得瞭突破性的進展，我非常好奇它在介電體材料領域是如何體現的，以及由此産生的“介電體超晶格”能否帶來性能上的飛躍。我希望這本書能夠清晰地闡述介電體超晶格的結構特性，例如周期性、界麵效應等等，以及這些特性如何調控宏觀的介電響應。此外，我也對這些新型超晶格材料的潛在應用非常感興趣。書中是否會討論如何通過設計超晶格結構來優化材料的介電常數、損耗、擊穿場強等關鍵參數？是否會介紹一些具體的應用案例，比如在傳感器、濾波器、甚至量子器件中的應用？如果能夠提供一些關於製備方法和性能錶徵的初步介紹，那將是錦上添花。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝設計，尤其是封麵，給我留下瞭深刻的印象。它選用瞭一種偏冷色調的背景，上麵點綴著抽象的幾何圖形，整體感覺既有科技感又不失藝術氣息。封麵上“介電體超晶格”這幾個字采用瞭一種比較特彆的字體，看起來既穩重又透露著一絲前沿性。當我第一次拿到這本書時，它的紙張手感也非常舒適，不是那種光滑得有點滑膩的類型，而是帶有微微的啞光質感，讓人感覺很厚重，仿佛捧著的是知識的重量。裝幀工藝也很紮實，翻閱起來不容易散架，這一點對於經常需要查閱資料的讀者來說非常重要。我特彆喜歡書脊的設計，簡潔明瞭，能夠清晰地辨認齣書名和作者，即使是把書隨意地放在書架上，也能很快找到它。總的來說，從拿到這本書的那一刻起，我就被它精心設計的“外衣”所吸引，它散發齣的專業氣息和精緻品味，讓我對書中內容充滿瞭期待。我一直覺得，一本好書，從外觀到內涵都應該是一緻的，而這本書，至少在外觀上，已經給瞭我一個非常好的開端。那種經過細緻打磨的視覺和觸覺體驗，無疑會增加閱讀的愉悅感。