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魏贤华 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030338150

商品编码：1257197354

包装：平装

丛书名： 科学版研究生教学丛书

出版时间：2014-08-01

页数：200

字数：250000

正文语种：中文

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图书基本信息

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书名：反射高能电子衍射在薄膜生长中的表面分析
ISBN：9787030338150
著者：魏贤华
出版社：科学出版社
丛书名：科学版研究生教学丛书
POD版定价：65元
正文语言：中文
装帧：平装
开本：16
页数：200
字数：250000

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目录

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序言
前言
第1章 固体表面与表面分析方法
1.1 表面的定义与分类
1.1.1 表面的定义
1.1.2 表面的分类
1.1.3 清洁表面
1.2 表面分析方法
1.2.1 扫描隧道显微镜和原子力显微镜
1.2.2 电子显微镜
1.2.3 X射线衍射
1.2.4 低能电子衍射
1.3 RHEED的回顾与发展
1.3.1 早期实验中的静态分析
1.3.2 RHEED在薄膜生长过程中的应用
1.3.3 RHEED的发展
参考文献
第2章 表面原子结构与倒易点阵
2.1 二维晶体学
2.1.1 二维晶体的周期性
2.1.2 二维晶体的对称性及点群
2.1.3 平面群
2.1.4 倒易点阵
2.2 理想表面的原子结构
2.2.1 晶面与晶向
2.2.2 面心立方结构
2.2.3 体心立方结构
2.2.4 纤锌矿结构
2.3 清洁表面的原子结构
2.3.1 台阶表面模型
2.3.2 表面重构
2.3.3 表面弛豫
参考文献
第3章 RHEED的构造与原理
3.1 超高真空系统与清洁表面准备
3.1.1 超高真空的获得
3.1.2 薄膜制备系统
3.1.3 清洁表面的准备
3.2 电子光学系统
3.2.1 电子枪
3.2.2 电子的波长
3.2.3 采集系统
3.3 高能电子与固体表面的作用
3.3.1 原子对电子的散射
3.3.2 晶体对电子的衍射
3.3.3 折射
3.4 RHEED的衍射原理
3.4.1 反射和透射
3.4.2 RHEED衍射谱特征
参考文献
第4章 RHEED衍射谱的标定
4.1 单晶衍射谱的标定
4.1.1 立方晶体表面
4.1.2 消光与二次衍射
4.1.3 密堆六方晶体表面
4.2 孪晶衍射谱的标定
4.2.1 畴结构的外延
4.2.2 近重位点阵模型
4.2.3 孪晶衍射谱
4.3 准晶衍射谱
4.3.1 准晶薄膜
4.3.2 退火制备准晶
4.3.3 准晶衬底上的外延生长
4.4 多晶衍射谱的标定
4.4.1 随机取向多晶薄膜
4.4.2 择优取向多晶薄膜
4.5 菊池线
参考文献
第5章 RHEED对薄膜生长动力学的分析
5.1 外延生长过程中的晶格
5.1.1 衍射强度分布
5.1.2 衍射条纹间距计算
5.1.3 晶格应变与弛豫
5.2 薄膜外延生长动力学
5.2.1 生长模式
5.2.2 二维生长模式与Matthews-Blakeslee公式
5.2.3 临界厚度的实验观察
5.2.4 生长模式之间的竞争
5.2.5 SK生长模式的实验观察
5.2.6 SK生长模式下的面内面外晶格的精确计算
5.2.7 压应力与张应力的比较
5.3 多晶薄膜取向的分析
5.3.1 单轴织构薄膜的电子衍射
5.3.2 衍射强度的弧度分布
5.3.3 双轴织构薄膜的电子衍射
5.4 织构薄膜生长动力学
5.4.1 单轴织构
5.4.2 双轴织构
参考文献
第6章 RHEED强度振荡
6.1 基本原理
6.1.1 原始模型
6.1.2 层与晶胞
6.1.3 晶格振荡与衍射条纹宽度的振荡
6.2 沉积条件对强度振荡的影响
6.2.1 生长温度
6.2.2 沉积速率
6.2.3 气氛
6.3 表面弛豫
6.3.1 RHEED振荡与表面弛豫
6.3.2 表面扩散活化能
6.3.3 间歇式层状生长
6.4 相位移
6.4.1 实验现象
6.4.2 影响因素
6.4.3 理论模型
参考文献
第7章 RHEED的新应用
7.1 高压RHEED的应用
7.1.1 背景与要求
7.1.2 技术与应用
7.2 RHEED的表面极图
7.2.1 引言
7.2.2 RHEED极图的构建
7.2.3 在织构薄膜分析的应用
7.2.4 RHEED Φ扫描在外延薄膜中的应用
7.2.5 与XRD极图的对比
7.3 RHEED在量子结构中的分析
7.3.1 引言
7.3.2 量子点几何与RHEED形状
7.3.3 量子结构的形成机制
参考文献

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《纳米器件制造与表征：先进薄膜技术的前沿探索》 引言 在微电子、光电子、能源存储以及生物传感等飞速发展的科技领域，高性能薄膜材料扮演着至关重要的角色。这些薄膜的性能，其微观结构、化学成分、晶体取向以及表面形貌等一系列物理化学特性，直接决定了最终器件的功能与可靠性。因此，如何精准、高效地制备出具有特定性质的薄膜，并对其进行深入的表征，是当前材料科学与工程领域的核心课题之一。本书《纳米器件制造与表征：先进薄膜技术的前沿探索》正是围绕这一主题，系统地梳理了现代薄膜制备技术的最新进展，并聚焦于一系列先进的表征手段，旨在为研究人员、工程师和学生提供一个全面而深入的视角，理解并掌握薄膜材料的制备与表征过程，从而推动下一代纳米器件的创新与发展。 第一部分：先进薄膜制备技术的原理与方法 本部分将深入探讨当今主流的薄膜制备技术，从经典的方法到新兴的纳米制造技术，逐一剖析其基本原理、工艺流程、优缺点以及适用范围。 物理气相沉积 (PVD) 技术 蒸发沉积： 详细介绍热蒸发、电子束蒸发等方法，分析其在金属、氧化物薄膜制备中的应用，并探讨控制薄膜厚度和均匀性的关键因素。 溅射沉积： 深入阐述直流溅射、射频溅射、磁控溅射等技术，重点讲解其在半导体、光学薄膜、硬质涂层等领域的应用，并分析溅射功率、气体压力、衬底温度等参数对薄膜特性的影响。 脉冲激光沉积 (PLD)： 介绍PLD的独特优势，特别是其在制备复杂氧化物薄膜、超晶格薄膜方面的能力，以及其对原子级精度控制的可能性。 化学气相沉积 (CVD) 技术 低压化学气相沉积 (LPCVD)： 讲解LPCVD在集成电路制造中的重要地位，特别是其在介质层、导体层薄膜沉积中的应用，以及如何优化反应气体、温度和压力来实现高均匀性和低缺陷。 等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)： 重点阐述PECVD如何利用等离子体激活反应气体，实现低温沉积，这对于在热敏感衬底上制备薄膜尤为重要，并讨论其在钝化层、阻挡层等方面的应用。 金属有机化学气相沉积 (MOCVD)： 详细介绍MOCVD在III-V族化合物半导体、GaN基材料等高性能电子和光电子器件制备中的核心作用，分析前驱体选择、反应机理和工艺控制对材料质量的严苛要求。 原子层沉积 (ALD) ALD的基本原理： 深入剖析ALD的自限性化学反应循环，解释其如何实现原子级的精确厚度控制和优异的形貌覆盖性，无论衬底的复杂程度如何。 ALD的应用领域： 广泛介绍ALD在纳米电子学、催化、能源存储、生物医学等前沿领域的应用，例如超薄栅介质、高k材料、防护涂层、纳米颗粒的包覆等。 ALD工艺优化与挑战： 探讨如何选择合适的化学前驱体、反应温度、脉冲时间，以及如何克服ALD在沉积速率、成本等方面的挑战。 其他先进薄膜制备技术 分子束外延 (MBE)： 介绍MBE在高纯度、原子级晶格匹配的超晶格和量子阱结构制备中的独特性，以及其在高性能半导体器件研发中的关键作用。 溶液法制备技术： 探讨旋涂、喷涂、浸涂等溶液法在制备有机薄膜、量子点薄膜、钙钛矿薄膜等方面的优势，以及如何通过溶剂选择、退火工艺等控制薄膜性能。 纳米压印、3D打印等增材制造技术在薄膜结构制备中的应用 第二部分：先进薄膜表征技术的原理与应用 精准的薄膜表征是理解材料性能、优化制备工艺、确保器件质量的基石。本部分将聚焦于一系列能够提供不同维度信息的先进表征技术，帮助读者深入了解薄膜的结构、成分、电子态以及表面特性。 结构与晶体学表征 X射线衍射 (XRD)： 阐述XRD在确定薄膜的晶体结构、晶粒尺寸、织构、应力等方面的基本原理和应用，包括掠入射X射线衍射 (GIXRD) 在薄膜分析中的优势。 透射电子显微镜 (TEM) 与高分辨透射电子显微镜 (HRTEM)： 深入介绍TEM/HRTEM如何提供亚纳米尺度的结构信息，包括晶格像、缺陷观察、原子序像，以及其在研究异质结、界面结构方面的能力。 扫描电子显微镜 (SEM) 与聚焦离子束 (FIB) SEM成像原理与应用： 讲解SEM如何通过二次电子、背散射电子等信号获得样品表面形貌、成分衬度信息，以及其在微观结构分析中的广泛用途。 FIB样品制备与二次离子质谱 (SIMS)： 重点介绍FIB在制备高精度TEM样品、进行微区加工方面的能力，以及它与SIMS结合在深度剖析和成分分析中的协同作用。 原子力显微镜 (AFM) AFM成像原理与模式： 详细介绍AFM在探测表面形貌、粗糙度、三维轮廓方面的原理，包括接触模式、非接触模式、敲击模式，以及其在纳米尺度表面分析中的重要性。 AFM的功能拓展： 讨论AFM在测量表面力学性质（如硬度、弹性模量）、电学性质（如导电AFM、Kelvin探针AFM）以及磁学性质（如磁力显微镜）等方面的能力，使其成为一种多功能的表征工具。 化学成分与电子态表征 X射线光电子能谱 (XPS) XPS的原理与信息： 深入阐述XPS如何通过测量光电效应获取样品表面的元素组成、化学态、价态信息，以及其在表面成分分析和化学键研究中的不可替代性。 XPS的应用示例： 涵盖在半导体、催化剂、聚合物、生物材料等领域的典型应用，以及如何通过多通道分析和深度剖析来获取更全面的信息。 俄歇电子能谱 (AES) AES的特点与优势： 介绍AES在表面元素成分分析方面的灵敏度和空间分辨率，以及其在纳米材料和表面缺陷研究中的应用。 能量色散X射线光谱 (EDX/EDS) EDX/EDS与SEM/TEM结合： 讲解EDX/EDS如何与SEM/TEM结合，实现微区元素成分分析，为理解材料的非均一性和相分布提供依据。 拉曼光谱 (Raman Spectroscopy) 拉曼光谱的原理与应用： 阐述拉曼光谱如何通过分子振动提供材料的化学结构、晶体相、应力、掺杂等信息，尤其是在半导体、碳材料、聚合物等领域。 紫外-可见近红外光谱 (UV-Vis-NIR Spectroscopy) UV-Vis-NIR在薄膜光学性质分析中的应用： 介绍该技术如何用于测量薄膜的透射率、反射率、吸收率，从而推断其带隙、光学常数、颜色等光学特性。 表面与界面特性表征 二次离子质谱 (SIMS) SIMS的深度剖析能力： 强调SIMS在极高灵敏度下进行材料深度成分分析的能力，对于研究薄膜的界面扩散、掺杂分布、污染物分析尤为关键。 椭偏仪 (Ellipsometry) 椭偏仪在光学常数与厚度测量中的应用： 详细介绍椭偏仪如何通过测量偏振光的变化来精确测量薄膜的厚度、折射率、消光系数等光学参数。 肖特基势垒高度 (SBH) 测量 DLTS, C-V 等方法在界面特性研究中的应用： 介绍如何通过电学测量方法来评估金属/半导体界面或绝缘体/半导体界面的肖特基势垒高度，这对于器件性能至关重要。 第三部分：薄膜特性与器件性能的关联分析 理解薄膜的微观特性如何转化为宏观的器件性能，是实现器件优化的关键。本部分将通过案例分析，探讨不同薄膜特性对器件性能的影响，以及如何通过优化制备与表征来实现高性能纳米器件的设计与制造。 半导体薄膜的掺杂与载流子传输 介质薄膜的漏电流与击穿电压 光学薄膜的反射率、透射率与器件效率 多层薄膜结构中的界面散射与电子/声子传输 表面形貌与粗糙度对器件可靠性的影响 结论 《纳米器件制造与表征：先进薄膜技术的前沿探索》旨在为读者提供一个关于现代薄膜技术及其表征方法的全面而深入的指导。通过理解先进的制备技术如何精确地构建纳米结构，以及掌握各种先进的表征手段如何揭示材料的精细属性，研究人员将能够更好地设计、制备和优化用于下一代纳米器件的薄膜材料。本书强调了理论原理与实验实践相结合的重要性，并提供了一系列实际应用的案例，期望能够激发读者在纳米科学与工程领域进行更深入的探索与创新。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就很高深，我一直对那些能够深入到物质最微观层面的科学技术特别感兴趣。虽然我并不是专门研究薄膜生长的，但“反射高能电子衍射”（RHEED）这个词汇本身就勾起了我的好奇心。它让我联想到那些科幻电影里的场景，科学家们通过某种神奇的手段，能够“看到”物质表面的原子排列，从而精确地控制薄膜的生长过程。我设想这本书应该会详细介绍RHEED的原理，比如电子束是如何与样品表面相互作用，又是如何通过衍射图案来揭示表面结构、晶体取向、原子层生长动力学等等。我尤其期待书中能有大量的图示，能够清晰地展示不同衍射图案所代表的意义，以及如何通过分析这些图案来判断薄膜的质量和生长状态。毕竟，对于一个非专业读者来说，抽象的理论很难理解，直观的图像才是最好的老师。我想象中的这本书，一定能带领我走进一个奇妙的微观世界，让我对材料科学的表层处理有一个全新的认识，也许还能激发我进一步探索相关领域的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一个长期在半导体行业打拼的工程师，我深知薄膜质量对于器件性能至关重要。而“表面分析”这个词，对我来说简直是点睛之笔。在实际生产中，我们总是会遇到各种各样的薄膜生长问题，比如界面缺陷、晶界、表面粗糙度等等，这些都会直接影响到产品的良率和性能。传统的检测手段往往只能提供宏观的信息，而RHEED作为一种表面敏感的技术，能够提供原子尺度的信息，这对我来说无疑是极具吸引力的。我希望这本书能够深入浅出地讲解RHEED在实际薄膜生长过程中的应用案例，比如如何通过RHEED实时监测外延生长、如何优化生长参数以获得高质量的薄膜、如何诊断生长过程中出现的异常现象等等。我特别想看到书中能有具体的实验数据和分析流程，让我能够借鉴书中的经验，在我的工作中能够更有效地解决问题，提升薄膜的生长质量。这本书的名字，让我看到了解决实际生产难题的希望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字给我的第一印象是严谨和专业。作为一名对材料科学的理论研究抱有浓厚兴趣的学生，我一直渴望能够找到一本能够系统性地介绍前沿研究技术的书籍。RHEED在薄膜生长中的应用，对我来说是一个非常重要的研究方向。我期待这本书能够深入剖析RHEED的理论基础，比如布拉格衍射、倒易空间等概念，并详细介绍如何从衍射图样中提取出关于表面重建、畴结构、生长模式等关键信息。我希望书中能够有大量的理论推导和数学公式，帮助我理解RHEED背后的物理原理。同时，我也希望书中能够讨论RHEED在不同材料体系中的应用，比如半导体薄膜、金属薄膜、氧化物薄膜等，并对比分析不同体系下RHEED分析的特点和难点。这本书，或许能成为我深入研究薄膜表面动力学的一个重要理论基石。

评分☆☆☆☆☆

我一直对科学史和技术发展脉络很感兴趣，尤其是那些“奠基性”的技术。RHEED作为一个在薄膜科学领域如此重要的分析技术，我猜想这本书中一定会有关于它发展历程的介绍。从它诞生的年代，到它如何被不断改进和完善，再到它如何逐步成为薄膜生长研究中的“标配”工具，这其中的故事一定很精彩。我希望书中能回顾RHEED从早期的简单设备到如今高精度仪器的演变，介绍那些在RHEED发展史上做出杰出贡献的科学家和他们的创新。同时，我也好奇RHEED技术是如何与当时的其他分析技术相互补充、相互促进的。这本书，或许不仅仅是一本技术手册，更可能是一部关于科学探索和技术创新的编年史，它能让我了解到这项技术背后的智慧和艰辛，从而更深刻地理解这项技术的重要意义。

评分☆☆☆☆☆

我对“按需印刷”这个标签非常好奇。这是否意味着这本书的内容是根据读者的需求来定制的？或者说，它采用了某种灵活的出版方式，能够快速地将最新的研究成果和技术发展融入书中？我推测，这本书的内容可能不是静态的，而是能够不断更新和迭代的。这对于快速发展的薄膜科学领域来说，是非常重要的。我设想，这本书的作者可能是一群活跃在科研一线的专家，他们能够及时地将最新的研究发现和技术应用分享出来。我希望书中能够包含一些前沿的研究课题，比如新型薄膜材料的生长、特殊生长环境下的RHEED应用、与其他先进表征技术的联用等等。这本书的“按需印刷”模式，让我感觉它可能是一本“活”的书，能够紧跟时代步伐，为读者提供最及时、最有价值的信息。