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张树霖 著

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• 拉曼光谱学
• 低维材料
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• 材料科学
• 光谱分析
• 半导体物理
• 纳米技术
• 光物理
• 表征技术

店铺： 科学出版社旗舰店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030206398

商品编码：1257179892

包装：平装

出版时间：2014-08-01

页数：420

字数：497000

正文语种：中文

内容介绍
　　本书共分上、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。本书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。
　　本书可供从事拉曼光谱学实验和技术应用的科技人员阅读。


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　　《拉曼光谱学与低维纳米半导体》可供从事拉曼光谱学实验和技术应用的科技人员阅读。

目录
序
前言
上篇 拉曼光谱学基础
第1章 拉曼光谱学的一般知识
1.1 散射、光散射和拉曼散射
1.1.1 散射与光散射
1.1.2 光散射与拉曼散射
1.2 光谱、散射光谱与拉曼光谱
1.2.1 光谱与散射光谱
1.2.2 拉曼散射与拉曼光谱
1.3 拉曼散射效应的发现和拉曼光谱学的发展
1.3.1 拉曼散射效应的发现
1.3.2 拉曼光谱学的发展
1.3.3 激光拉曼光谱学
1.4 拉曼光谱应用概述
1.4.1 拉曼光谱应用的常规化
1.4.2 拉曼光谱应用的基础
1.4.3 振动拉曼光谱应用简介
参考文献
第2章 光散射的理论基础
2.1 散射概率
2.1.1 散射实验与散射概率
2.1.2 散射截面和微分散射截面
2.1.3 散射截面的经典物理和量子物理表述
2.2 光散射的宏观理论
2.2.1 电偶极辐射和感生电偶极矩
2.2.2 孤立原子的光散射
2.2.3 分子的光散射
2.2.4 经典光散射理论对光散射机制和基本特征的描述
2.3 光散射的微观理论
2.3.1 微分散射截面与量子跃迁概率
2.3.2 量子跃迁概率与含时间微扰论
2.3.3 原子光散射的量子力学描述
2.3.4 分子光散射的量子力学理论
2.3.5 光散射的量子力学诠释
参考文献
第3章 拉曼光谱的实验基础
3.1 实验的基础知识
3.1.1 拉曼光谱实验的内容和拉曼光谱的分类
3.1.2 拉曼光谱实验条件和实验结果的标示
3.1.3 与实验条件相关的拉曼光谱特性
3.1.4 振动拉曼光谱实例——CCl4的拉曼光谱
3.1.5 拉曼光谱实验的技术关键
3.2 光栅色散型拉曼光谱仪
3.2.1 拉曼光谱仪的基本结构及其技术进步历程
3.2.2 激发光源——激光器
3.2.3 样品光路
3.2.4 分光光路
3.2.5 光探测器和光谱读取
3.2.6 光栅拉曼光谱仪的整体结构
3.2.7 共焦拉曼光谱仪
3.2.8 近场拉曼光谱仪
3.3 拉曼光谱测量技术
3.3.1 光谱仪的安全放置和进行调整的条件
3.3.2 光谱仪光路的调整
3.3.3 显微拉曼光谱仪的光路调整
3.3.4 光谱的特性和光谱的分辨
3.3.5 光谱仪性能的描述
3.3.6 商品光谱仪的性能参数
3.3.7 光谱仪运转参数的选择
3.3.8 光谱仪透光率的色散及其影响的消除
3.3.9 谱仪的日常维护
3.4 干涉型光谱仪
3.4.1 傅里叶变换(FT)光谱仪
3.4.2 法布里-珀罗干涉仪
3.4.3 光谱仪与傅里叶变换光学
3.5 实验拉曼光谱的数据处理
3.5.1 原始光谱的成分及其光谱特征
3.5.2 噪声谱的消除和减少
3.5.3 光谱参数的获取
参考文献
第4章 固体拉曼散射的理论基础
4.1 品格动力学的基础知识
4.1.1 运动方程的简化与品格动力学
4.1.2 经典力学理论——格波
4.1.3 一维双原子线性链的品格振动
4.1.4 量子力学理论——声子
4.1.5 电子-声子相互作用
4.2 品格动力学的微观模型
4.2.1 三维晶体的经典品格动力学
4.2.2 力常数模型(force constant model)
4.2.3 壳模型(shell model)
4.2.4 键模型(bond model)
4.2.5 键电荷模型(bond charge model)
4.2.6 典型半导体声子色散曲线的计算结果
4.3 品格动力学的宏观模型
4.3.1 连续弹性模型
4.3.2 介电电连续模型——黄昆方程
4.4 非晶体的晶格动力学
4.5 固体的拉曼散射理论
4.5.1 概述
4.5.2 固体拉曼散射的量子力学描述
4.5.3 拉曼散射的介电涨落关联模型
4.5.4 晶体和非晶的拉曼散射谱
参考文献
下篇 低维纳米半导体的拉曼光谱学
第5章 低维纳米体系拉曼散射的理论基础和光谱特征
5.1 低维纳米体系与小尺寸效应
5.1.1 维度、尺寸与特征长度
5.1.2 低维体系与纳米材料
5.1.3 小尺寸效应
5.1.4 低维纳米体系的科学研究
5.2 超品格半导体
5.2.1 非极性半导体薄板
5.2.2 离子晶体平板
5.2.3 半导体超品格
5.3 纳米半导体
5.3.1 非极性半导体微晶粒
5.3.2 Si纳米晶
5.3.3 极性晶粒粉状半导体
5.3.4 碳纳米管
5.3.5 量子阱线、量子线或纳米线
5.4 关于微晶模型
5.4.1 原始的微晶模型
5.4.2 微晶模型的应用
5.4.3 微品模型的有效性
5.4.4 微晶模型的合理性
5.4.5 微晶模型合理和有效性的检验
5.5 第*性原理计算
5.5.1 Si/Ge超品格品格动力学的从头算
5.5.2 硅[111]纳米线的色散关系
参考文献
第6章 低维纳米半导体的基础拉曼光谱
6.1 半导体超品格的特征拉曼光谱
6.1.1 折叠声学模
6.1.2 限制光学模
6.1.3 界面模
6.2 纳米硅的特征拉曼光谱
6.2.1 多孔硅的特征拉曼谱
6.2.2 硅纳米线的特征拉曼谱
6.2.3 纳米硅拉曼谱特征的根源
6.3 纳米碳的特征拉曼光谱
6.3.1 纳米金刚石特征拉曼谱
6.3.2 富勒稀(Fullercne)的特征谱
6.3.3 碳纳米管的特征拉曼谱
6.4 极性纳米半导体的特征拉曼光谱
6.4.1 SiC纳米棒的特征拉曼光谱
6.4.2 其他极性纳米半导体的拉曼光谱
6.5 多声子拉曼谱
6.5.1 超品格多声子拉曼谱
6.5.2 纳米半导体的多声子拉曼谱
6.6 反斯托克斯拉曼谱
6.6.1 碳纳米管斯托克斯普适特征的“反常”
6.6.2 碳纳米管斯托克斯普适特征的“反常”的根源
参考文献
第7章 激发光特性与低维纳米半导体拉曼光谱
7.1 激发光波长改变的拉曼谱
7.1.1 拉曼散射强度的共振增强
7.1.2 拉曼散射频率的共振变化
7.2 入射激光偏振改变的拉曼谱
7.2.1 超品格的偏振拉曼谱
7.2.2 纳米材料
7.3 入射激光强度改变的拉曼谱
7.3.1 激光强度和温度
7.3.2 低强度(功率密度)激光辐照
7.3.3 高强度(功率密度)激光辐照
参考文献
第8章 样品尺寸、形状、成分和结构与低维纳米半导体拉曼光谱
8.1 样品尺寸对低维拉曼光谱的影响
8.1.1 尺寸对光谱频率的影响
8.1.2 尺寸对偏振选择定则的影响
8.2 样品形状对低维拉曼光谱的影响
8.2.1 超品格纵折叠声学(LA)声子
8.2.2 限制光学声子
8.3 样品成分和结构对低维拉曼光谱的影响
8.3.1 组分的影响
8.3.2 杂质的影响
8.3.3 结构和缺陷的影响
参考文献
附录
附录Ⅰ 激光器和激光线
附录Ⅱ 标准谱线
附录Ⅲ 晶体的结合及其极性和对称性结构
附录Ⅳ 态密度与声子态密度
附录Ⅴ 拉曼张量
附录Ⅵ 波动方程的求解
附录Ⅶ 关联和关联函数
附录Ⅷ 第*性原理计算方法
附录Ⅸ 普通晶体和典型半导体的布里渊区、振动模及其拉曼光谱
附录Ⅹ 常用物理参数、常数和单位
索引

在线试读
　　1.1.2 光散射与拉曼散射
　　光散射是人们日常生活中经常观察到的现象。例如，当光通过均匀的透明纯净介质或者稳定的溶液(如玻璃、纯水)时，用肉眼从侧面看不到光的踪迹；如果介质不均匀或者分散其中的颗粒较大(如有悬浮颗粒的浑浊液体以及胶体)，我们便可以从侧面清晰地看到在介质中传播的光束，这就是因为介质存在光散射的缘故。 19世纪，对光散射的研究，以光被小粒子、分子引起的散射以及散射强度为重点，20世纪后，开始了比分子更小的“粒子99 9如化学键、准粒子、原子和自由电子等引起的光散射和散射能量的研究。
　　1．小粒子或分子密度涨落引起的光散射及对其散射强度的研究
　　1)小粒子和分子密度涨落的光散射
　　19世纪，光散射研究所关注的对象以自然界广泛存在的液体和气体为主，并因具体散射根源的不同而分别称作丁达尔(Tyndall)散射和分子散射。
　　(1)丁达尔散射。指由胶体、乳浊液、含有烟雾的大气等物质中所含的尺度与入射波长相当或稍大的小粒子所产生的散射。l868年，丁达尔在研究白光被悬浮于液体中的粒子散射时，观察到了散射光是蓝色且是部分偏振的口1，因此，人们把这类散射称为丁达尔散射。
　　(2)分子散射。在十分纯净的液体和气体内，构成液体和气体分子的热运动造成了分子密度的局部涨落，由这种尺度小于入射波长的分子的局部密度涨落引起的光散射就称为分子散射。在临界点时，出现所谓临界乳光现象。该现象的出现是因为在临界点时，分子热运动十分激烈和密度涨落极大，从而引起了强烈光散射。

磁约束聚变反应堆中先进材料的辐照损伤与演化研究 本书聚焦于下一代磁约束聚变反应堆（如ITER和DEMO）中关键结构与功能材料在极端中子辐照环境下的行为。 随着人类对清洁、可持续能源需求的日益增长，可控核聚变被视为解决全球能源危机的终极方案之一。然而，实现商业化聚变发电，必须克服反应堆内部材料所面临的严峻挑战，特别是高通量、高能级的中子辐照导致的损伤、性能退化与长期稳定性问题。 本书深入探讨了聚变环境下，面向等离子体面对材料（Plasma-Facing Components, PFCs）和结构材料的微观损伤机制、宏观性能变化及其在服役过程中的演化规律。内容涵盖了从原子尺度到工程尺度的多尺度研究方法，旨在为先进聚变材料的选择、设计和服役寿命评估提供坚实的科学基础和数据支撑。 第一部分：聚变环境与材料损伤的物理基础 第一章：核聚变反应堆的中子谱与材料辐照效应 本章详细介绍了D-T聚变反应产生的中子能谱特征，重点分析了14 MeV高能中子对材料晶格造成的初始损伤。探讨了能量沉积过程、初级碰撞原子（PKA）的产生及其运动轨迹。阐述了不同材料体系（如钢、钨、碳化硅复合材料）对中子通量的响应差异，并引入了损伤单位（如原子位移每原子，dpa）的计算方法及其在不同反应堆几何构型中的应用。 第二章：辐照诱导的微观缺陷形成与迁移 深入解析了材料内部在辐照作用下产生的点缺陷（空位、间隙原子）的形成能、迁移能和空间分布。讨论了空位团和间隙团的形成、聚集和湮灭机制。着重分析了在高温（>400°C）和辐照共同作用下，缺陷的动态平衡状态，以及这些微观缺陷如何影响材料的物理和力学性质。同时，对氦气的产生及其对缺陷行为的耦合作用进行了详细建模。 第三章：先进模型与模拟技术在损伤研究中的应用 系统梳理了用于预测和理解辐照损伤的计算工具。包括：基于第一性原理（DFT）的点缺陷计算、分子动力学（MD）模拟PKA级联过程、蒙特卡洛（Monte Carlo）方法模拟中子输运与损伤产生，以及相场（Phase-Field）模型描述宏观微结构演化。重点讨论了如何通过多尺度耦合模拟，连接原子尺度的损伤源与工程尺度的性能衰减。 第二部分：关键材料的辐照性能退化机制 第四章：面向等离子体材料（PFCs）的损伤与腐蚀 本书将PFCs的研究置于核心地位，重点剖析了低Z材料（如碳化硅/碳纤维复合材料，SiC/CFC）和高Z材料（如钨及其合金）在极端热流和中子流耦合作用下的失效模式。针对钨材料，深入分析了辐照诱发的晶粒长大、晶界弱化、脆化以及在高热负荷下的蠕变行为。对于CFC材料，则侧重于辐照引起的氦致泡核、表面粗化、层间剥离及气体的滞留与释放机制。 第五章：结构材料（钢与合金）的辐照脆化与蠕变 本章详细探讨了用于反应堆屏蔽层和包层材料的先进不锈钢和铁素体/马氏体钢的辐照响应。重点研究了辐照引起的固溶析出相（如$ ext{Ni}_2 ext{Si}$相）的形成、尺寸演化及其对材料力学性能（如屈服强度、韧脆转变温度，DBTT）的显著影响。引入了“辐照诱发脆化”的定量模型，并讨论了通过元素合金化（如微量添加稀土元素）来钉扎位错和抑制有害相析出的策略。 第六章：辐照对热输运和电学性能的影响 阐述了辐照如何降低聚变材料的热导率和电导率，这对于保证反应堆的安全运行至关重要。在绝缘材料（如陶瓷隔离层）中，重点分析了中子对电子激发和电荷陷阱的影响，讨论了电荷积累导致的潜在击穿风险。在导热材料（如液态金属冷却剂接口材料）中，分析了缺陷对声子散射强度的影响。 第三部分：损伤的修复、表征与先进技术 第七章：辐照损伤的在线监测与表征技术 系统介绍了用于表征聚变材料辐照损伤的先进分析手段。包括：高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）在识别亚纳米级缺陷团上的应用；同步辐射X射线衍射（XRD）对晶格畸变和残余应力的精确测量；以及离子束辐照模拟技术在加速材料老化研究中的优势与局限性。此外，讨论了利用电阻率、硬度测试等宏观方法进行损伤定量的有效性。 第八章：辐照材料的退火修复与性能恢复 探讨了如何通过热处理（退火）来“修复”聚变材料中产生的辐照损伤。详细分析了不同退火温度和时间对点缺陷的迁移、聚集和湮灭的影响。研究了退火过程中有害析出相的溶解与再结晶行为，以及如何通过优化退火工艺来恢复或提高材料的韧性。特别关注了在聚变工况下，材料可能经历的“自修复”或“动态退火”过程。 第九章：面向下一代聚变反应堆的材料设计与前沿展望 本书最后展望了未来聚变材料的发展方向。重点讨论了高熵合金（HEAs）作为下一代结构材料的潜力，及其在抵抗辐照损伤方面的独特优势。探讨了通过先进制造技术（如增材制造）来设计具有梯度结构和优异抗辐照性能的元件的可能性。总结了当前研究中的关键未解之谜（如氦气/氢气诱导的慢应变率脆化、辐照脆化与蠕变的耦合），并提出了未来十年研究的重点领域。 本书面向从事聚变工程、材料科学、核工程、以及相关计算物理研究的研究生、科研人员和工程师。 它不仅是一本详尽的理论参考书，更是一本指导实验设计和工程应用的实用指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来非常专业，也触及了我一直以来都有些困惑的一个研究领域。我是一名应用物理专业的学生，在课堂上接触过一些关于半导体物理和光谱学的知识，但对于如何将这些理论知识具体应用到纳米材料的研究中，尤其是低维纳米半导体，我感到力不从心。拉曼光谱学，我只知道它是一种通过散射光来分析物质振动模式的技术，但它如何能够精确地揭示纳米半导体的性质，我一直没有一个清晰的认识。低维纳米半导体，比如量子点和纳米线，它们与块体材料在电子能带结构、光学性质等方面都有显著差异，这些差异会如何体现在拉曼光谱中？书中是否会解释这些差异背后的物理机制？例如，材料尺寸减小对声子谱的影响，或者表面效应如何改变拉曼散射的强度和频率？我特别期待书中能够提供一些典型的低维纳米半导体材料（如III-V族、II-VI族纳米线，或者二维材料如MoS2, WS2等）的拉曼光谱图谱，并对谱峰进行详细的解读，让我能够从中学习到如何分析和判读这些复杂的谱图。这本书的按需印刷模式，也让我觉得很人性化，尤其对于我这种可能只需要其中一部分内容的学生来说，非常方便。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名让我立刻联想到近年来蓬勃发展的纳米科技领域。作为一名对新材料和新技术充满好奇心的科技爱好者，我一直关注着各种新型半导体材料的进展。低维纳米半导体，由于其独特的物理和化学性质，在信息技术、能源、生物医学等诸多领域展现出巨大的应用潜力。而拉曼光谱，作为一种分析物质微观结构的有效手段，能够提供丰富的信息，帮助我们更好地理解这些纳米材料的特性。我期待这本书能够用相对易于理解的方式，介绍拉曼光谱的基本原理，并重点阐述其在表征各种低维纳米半导体材料（如量子点、纳米线、二维材料）时的具体应用。例如，书中是否会讲解如何通过拉曼光谱来区分不同尺寸的量子点？如何分析纳米线中的晶格缺陷？或者如何利用拉曼光谱来监测二维材料的层数和载流子浓度？我特别希望能看到一些具体的实验案例，通过这些案例来学习如何解读拉曼光谱图谱，从而了解纳米半导体的结构、组分、电子状态以及其所处的应力环境等。这本书的按需印刷形式，对于我这样追求知识更新速度的读者来说，是一个非常贴心的选择，能够确保我第一时间接触到最新的研究成果。

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这本书的封面设计非常有吸引力，沉稳的蓝色搭配简约的字体，立刻就能感受到它在专业领域内的严谨和深度。虽然我还没有完全深入阅读，但从目录和章节标题来看，这本书的选题非常符合我最近的研究方向。我一直对利用低维纳米半导体进行材料表征和性能分析的技术很感兴趣，而拉曼光谱学无疑是其中最常用也最强大的一种手段。这本书的出现，恰好填补了我在这方面的知识空白。我尤其期待能够学习到如何通过拉曼光谱来精细地探测纳米半导体的晶格结构、载流子浓度、声子散射特性，甚至是如何通过拉曼信号的变化来理解和优化材料的电子输运和光学性质。低维纳米材料，如量子点、纳米线、二维过渡金属硫族化物等，在光电子器件、催化、传感等领域有着巨大的应用潜力，而对它们进行准确、深入的表征是实现这些应用的关键。这本书能否提供清晰的实验指导和深入的理论分析，是我非常看重的。这本书的按需印刷模式也让我感到非常便捷，这意味着我可以根据自己的需求及时获得这份宝贵的资料，而不用担心版本更新或者库存问题。

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拿到这本书，首先被其装帧的质感所吸引，厚实且略带哑光的封面，给人一种扎实可靠的感觉，与“拉曼光谱学”和“纳米半导体”这两个专业词汇所蕴含的严谨性非常契合。虽然我尚未开始深入阅读，但仅从目录结构来看，本书似乎在内容组织上颇为用心。我是一位长期从事半导体器件研发的工程师，在工作中时常需要对材料的微观结构和性能进行深入分析，而拉曼光谱作为一种非侵入式、高分辨率的表征技术，其在半导体材料研究中的应用价值不言而喻。我尤其关注书中是否会深入探讨拉曼光谱在探测半导体材料中的缺陷、杂质、应力以及相变等关键因素方面的应用。低维纳米半导体材料由于其独特的量子效应和巨大的比表面积，在很多应用场景下都表现出优异的性能，例如在新能源、光电子、传感器等领域。因此，能够精确掌握其拉曼光谱特征，对于优化器件性能、理解失效机制至关重要。我希望本书能够提供一些实际的案例分析，展示如何利用拉曼光谱来解决实际的工程问题，比如如何通过拉曼光谱来评估掺杂浓度、载流子密度、晶格畸变等对器件性能的影响。

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我最近在寻找一本能够系统性梳理拉曼光谱在纳米材料研究中应用的教材，而这本书的标题立刻吸引了我的注意。虽然我并非直接从事纳米半导体研究，但作为一名材料科学领域的初学者，我对各种表征技术都抱有浓厚的兴趣。低维纳米半导体材料的独特性质，例如量子尺寸效应和表面效应，使得它们在光学和电子学领域展现出超越块体材料的性能，这无疑是一个充满活力的研究前沿。拉曼光谱作为一种无损、高效的表征手段，能够提供丰富的晶格振动信息，从而间接反映出材料的电子结构、缺陷、应力以及相变等重要信息。我希望这本书能够用通俗易懂的语言，讲解拉曼光谱的基本原理，并详细介绍其在各种典型低维纳米半导体材料（比如石墨烯、二硫化钼、氧化锌纳米线等）中的应用案例。我特别关注书中是否会涉及一些前沿的研究动态，例如拉曼光谱在量子限制斯塔克效应、激子-声子耦合、表面等离激元共振等现象的探测与分析中的应用。如果本书能提供清晰的实验步骤、数据处理方法和谱峰归属指南，那将对我理解和应用拉曼光谱技术大有裨益。

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