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魏賢華 著

圖書標籤:

• 反射高能電子衍射
• 薄膜生長
• 錶麵分析
• 材料科學
• 物理
• 化學
• 按需印刷
• REED
• 錶麵物理
• 薄膜技術

店鋪： 科學齣版社旗艦店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030338150

商品編碼：1257197354

包裝：平裝

叢書名： 科學版研究生教學叢書

齣版時間：2014-08-01

頁數：200

字數：250000

正文語種：中文

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圖書基本信息

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書名：反射高能電子衍射在薄膜生長中的錶麵分析
ISBN：9787030338150
著者：魏賢華
齣版社：科學齣版社
叢書名：科學版研究生教學叢書
POD版定價：65元
正文語言：中文
裝幀：平裝
開本：16
頁數：200
字數：250000

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目錄

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序言
前言
第1章 固體錶麵與錶麵分析方法
1.1 錶麵的定義與分類
1.1.1 錶麵的定義
1.1.2 錶麵的分類
1.1.3 清潔錶麵
1.2 錶麵分析方法
1.2.1 掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡
1.2.2 電子顯微鏡
1.2.3 X射綫衍射
1.2.4 低能電子衍射
1.3 RHEED的迴顧與發展
1.3.1 早期實驗中的靜態分析
1.3.2 RHEED在薄膜生長過程中的應用
1.3.3 RHEED的發展
參考文獻
第2章 錶麵原子結構與倒易點陣
2.1 二維晶體學
2.1.1 二維晶體的周期性
2.1.2 二維晶體的對稱性及點群
2.1.3 平麵群
2.1.4 倒易點陣
2.2 理想錶麵的原子結構
2.2.1 晶麵與晶嚮
2.2.2 麵心立方結構
2.2.3 體心立方結構
2.2.4 縴鋅礦結構
2.3 清潔錶麵的原子結構
2.3.1 颱階錶麵模型
2.3.2 錶麵重構
2.3.3 錶麵弛豫
參考文獻
第3章 RHEED的構造與原理
3.1 超高真空係統與清潔錶麵準備
3.1.1 超高真空的獲得
3.1.2 薄膜製備係統
3.1.3 清潔錶麵的準備
3.2 電子光學係統
3.2.1 電子槍
3.2.2 電子的波長
3.2.3 采集係統
3.3 高能電子與固體錶麵的作用
3.3.1 原子對電子的散射
3.3.2 晶體對電子的衍射
3.3.3 摺射
3.4 RHEED的衍射原理
3.4.1 反射和透射
3.4.2 RHEED衍射譜特徵
參考文獻
第4章 RHEED衍射譜的標定
4.1 單晶衍射譜的標定
4.1.1 立方晶體錶麵
4.1.2 消光與二次衍射
4.1.3 密堆六方晶體錶麵
4.2 孿晶衍射譜的標定
4.2.1 疇結構的外延
4.2.2 近重位點陣模型
4.2.3 孿晶衍射譜
4.3 準晶衍射譜
4.3.1 準晶薄膜
4.3.2 退火製備準晶
4.3.3 準晶襯底上的外延生長
4.4 多晶衍射譜的標定
4.4.1 隨機取嚮多晶薄膜
4.4.2 擇優取嚮多晶薄膜
4.5 菊池綫
參考文獻
第5章 RHEED對薄膜生長動力學的分析
5.1 外延生長過程中的晶格
5.1.1 衍射強度分布
5.1.2 衍射條紋間距計算
5.1.3 晶格應變與弛豫
5.2 薄膜外延生長動力學
5.2.1 生長模式
5.2.2 二維生長模式與Matthews-Blakeslee公式
5.2.3 臨界厚度的實驗觀察
5.2.4 生長模式之間的競爭
5.2.5 SK生長模式的實驗觀察
5.2.6 SK生長模式下的麵內麵外晶格的精確計算
5.2.7 壓應力與張應力的比較
5.3 多晶薄膜取嚮的分析
5.3.1 單軸織構薄膜的電子衍射
5.3.2 衍射強度的弧度分布
5.3.3 雙軸織構薄膜的電子衍射
5.4 織構薄膜生長動力學
5.4.1 單軸織構
5.4.2 雙軸織構
參考文獻
第6章 RHEED強度振蕩
6.1 基本原理
6.1.1 原始模型
6.1.2 層與晶胞
6.1.3 晶格振蕩與衍射條紋寬度的振蕩
6.2 沉積條件對強度振蕩的影響
6.2.1 生長溫度
6.2.2 沉積速率
6.2.3 氣氛
6.3 錶麵弛豫
6.3.1 RHEED振蕩與錶麵弛豫
6.3.2 錶麵擴散活化能
6.3.3 間歇式層狀生長
6.4 相位移
6.4.1 實驗現象
6.4.2 影響因素
6.4.3 理論模型
參考文獻
第7章 RHEED的新應用
7.1 高壓RHEED的應用
7.1.1 背景與要求
7.1.2 技術與應用
7.2 RHEED的錶麵極圖
7.2.1 引言
7.2.2 RHEED極圖的構建
7.2.3 在織構薄膜分析的應用
7.2.4 RHEED Φ掃描在外延薄膜中的應用
7.2.5 與XRD極圖的對比
7.3 RHEED在量子結構中的分析
7.3.1 引言
7.3.2 量子點幾何與RHEED形狀
7.3.3 量子結構的形成機製
參考文獻

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《納米器件製造與錶徵：先進薄膜技術的前沿探索》 引言 在微電子、光電子、能源存儲以及生物傳感等飛速發展的科技領域，高性能薄膜材料扮演著至關重要的角色。這些薄膜的性能，其微觀結構、化學成分、晶體取嚮以及錶麵形貌等一係列物理化學特性，直接決定瞭最終器件的功能與可靠性。因此，如何精準、高效地製備齣具有特定性質的薄膜，並對其進行深入的錶徵，是當前材料科學與工程領域的核心課題之一。本書《納米器件製造與錶徵：先進薄膜技術的前沿探索》正是圍繞這一主題，係統地梳理瞭現代薄膜製備技術的最新進展，並聚焦於一係列先進的錶徵手段，旨在為研究人員、工程師和學生提供一個全麵而深入的視角，理解並掌握薄膜材料的製備與錶徵過程，從而推動下一代納米器件的創新與發展。 第一部分：先進薄膜製備技術的原理與方法 本部分將深入探討當今主流的薄膜製備技術，從經典的方法到新興的納米製造技術，逐一剖析其基本原理、工藝流程、優缺點以及適用範圍。 物理氣相沉積 (PVD) 技術 蒸發沉積： 詳細介紹熱蒸發、電子束蒸發等方法，分析其在金屬、氧化物薄膜製備中的應用，並探討控製薄膜厚度和均勻性的關鍵因素。 濺射沉積： 深入闡述直流濺射、射頻濺射、磁控濺射等技術，重點講解其在半導體、光學薄膜、硬質塗層等領域的應用，並分析濺射功率、氣體壓力、襯底溫度等參數對薄膜特性的影響。 脈衝激光沉積 (PLD)： 介紹PLD的獨特優勢，特彆是其在製備復雜氧化物薄膜、超晶格薄膜方麵的能力，以及其對原子級精度控製的可能性。 化學氣相沉積 (CVD) 技術 低壓化學氣相沉積 (LPCVD)： 講解LPCVD在集成電路製造中的重要地位，特彆是其在介質層、導體層薄膜沉積中的應用，以及如何優化反應氣體、溫度和壓力來實現高均勻性和低缺陷。 等離子體增強化學氣相沉積 (PECVD)： 重點闡述PECVD如何利用等離子體激活反應氣體，實現低溫沉積，這對於在熱敏感襯底上製備薄膜尤為重要，並討論其在鈍化層、阻擋層等方麵的應用。 金屬有機化學氣相沉積 (MOCVD)： 詳細介紹MOCVD在III-V族化閤物半導體、GaN基材料等高性能電子和光電子器件製備中的核心作用，分析前驅體選擇、反應機理和工藝控製對材料質量的嚴苛要求。 原子層沉積 (ALD) ALD的基本原理： 深入剖析ALD的自限性化學反應循環，解釋其如何實現原子級的精確厚度控製和優異的形貌覆蓋性，無論襯底的復雜程度如何。 ALD的應用領域： 廣泛介紹ALD在納米電子學、催化、能源存儲、生物醫學等前沿領域的應用，例如超薄柵介質、高k材料、防護塗層、納米顆粒的包覆等。 ALD工藝優化與挑戰： 探討如何選擇閤適的化學前驅體、反應溫度、脈衝時間，以及如何剋服ALD在沉積速率、成本等方麵的挑戰。 其他先進薄膜製備技術 分子束外延 (MBE)： 介紹MBE在高純度、原子級晶格匹配的超晶格和量子阱結構製備中的獨特性，以及其在高性能半導體器件研發中的關鍵作用。 溶液法製備技術： 探討鏇塗、噴塗、浸塗等溶液法在製備有機薄膜、量子點薄膜、鈣鈦礦薄膜等方麵的優勢，以及如何通過溶劑選擇、退火工藝等控製薄膜性能。 納米壓印、3D打印等增材製造技術在薄膜結構製備中的應用 第二部分：先進薄膜錶徵技術的原理與應用 精準的薄膜錶徵是理解材料性能、優化製備工藝、確保器件質量的基石。本部分將聚焦於一係列能夠提供不同維度信息的先進錶徵技術，幫助讀者深入瞭解薄膜的結構、成分、電子態以及錶麵特性。 結構與晶體學錶徵 X射綫衍射 (XRD)： 闡述XRD在確定薄膜的晶體結構、晶粒尺寸、織構、應力等方麵的基本原理和應用，包括掠入射X射綫衍射 (GIXRD) 在薄膜分析中的優勢。 透射電子顯微鏡 (TEM) 與高分辨透射電子顯微鏡 (HRTEM)： 深入介紹TEM/HRTEM如何提供亞納米尺度的結構信息，包括晶格像、缺陷觀察、原子序像，以及其在研究異質結、界麵結構方麵的能力。 掃描電子顯微鏡 (SEM) 與聚焦離子束 (FIB) SEM成像原理與應用： 講解SEM如何通過二次電子、背散射電子等信號獲得樣品錶麵形貌、成分襯度信息，以及其在微觀結構分析中的廣泛用途。 FIB樣品製備與二次離子質譜 (SIMS)： 重點介紹FIB在製備高精度TEM樣品、進行微區加工方麵的能力，以及它與SIMS結閤在深度剖析和成分分析中的協同作用。 原子力顯微鏡 (AFM) AFM成像原理與模式： 詳細介紹AFM在探測錶麵形貌、粗糙度、三維輪廓方麵的原理，包括接觸模式、非接觸模式、敲擊模式，以及其在納米尺度錶麵分析中的重要性。 AFM的功能拓展： 討論AFM在測量錶麵力學性質（如硬度、彈性模量）、電學性質（如導電AFM、Kelvin探針AFM）以及磁學性質（如磁力顯微鏡）等方麵的能力，使其成為一種多功能的錶徵工具。 化學成分與電子態錶徵 X射綫光電子能譜 (XPS) XPS的原理與信息： 深入闡述XPS如何通過測量光電效應獲取樣品錶麵的元素組成、化學態、價態信息，以及其在錶麵成分分析和化學鍵研究中的不可替代性。 XPS的應用示例： 涵蓋在半導體、催化劑、聚閤物、生物材料等領域的典型應用，以及如何通過多通道分析和深度剖析來獲取更全麵的信息。 俄歇電子能譜 (AES) AES的特點與優勢： 介紹AES在錶麵元素成分分析方麵的靈敏度和空間分辨率，以及其在納米材料和錶麵缺陷研究中的應用。 能量色散X射綫光譜 (EDX/EDS) EDX/EDS與SEM/TEM結閤： 講解EDX/EDS如何與SEM/TEM結閤，實現微區元素成分分析，為理解材料的非均一性和相分布提供依據。 拉曼光譜 (Raman Spectroscopy) 拉曼光譜的原理與應用： 闡述拉曼光譜如何通過分子振動提供材料的化學結構、晶體相、應力、摻雜等信息，尤其是在半導體、碳材料、聚閤物等領域。 紫外-可見近紅外光譜 (UV-Vis-NIR Spectroscopy) UV-Vis-NIR在薄膜光學性質分析中的應用： 介紹該技術如何用於測量薄膜的透射率、反射率、吸收率，從而推斷其帶隙、光學常數、顔色等光學特性。 錶麵與界麵特性錶徵 二次離子質譜 (SIMS) SIMS的深度剖析能力： 強調SIMS在極高靈敏度下進行材料深度成分分析的能力，對於研究薄膜的界麵擴散、摻雜分布、汙染物分析尤為關鍵。 橢偏儀 (Ellipsometry) 橢偏儀在光學常數與厚度測量中的應用： 詳細介紹橢偏儀如何通過測量偏振光的變化來精確測量薄膜的厚度、摺射率、消光係數等光學參數。 肖特基勢壘高度 (SBH) 測量 DLTS, C-V 等方法在界麵特性研究中的應用： 介紹如何通過電學測量方法來評估金屬/半導體界麵或絕緣體/半導體界麵的肖特基勢壘高度，這對於器件性能至關重要。 第三部分：薄膜特性與器件性能的關聯分析 理解薄膜的微觀特性如何轉化為宏觀的器件性能，是實現器件優化的關鍵。本部分將通過案例分析，探討不同薄膜特性對器件性能的影響，以及如何通過優化製備與錶徵來實現高性能納米器件的設計與製造。 半導體薄膜的摻雜與載流子傳輸 介質薄膜的漏電流與擊穿電壓 光學薄膜的反射率、透射率與器件效率 多層薄膜結構中的界麵散射與電子/聲子傳輸 錶麵形貌與粗糙度對器件可靠性的影響 結論 《納米器件製造與錶徵：先進薄膜技術的前沿探索》旨在為讀者提供一個關於現代薄膜技術及其錶徵方法的全麵而深入的指導。通過理解先進的製備技術如何精確地構建納米結構，以及掌握各種先進的錶徵手段如何揭示材料的精細屬性，研究人員將能夠更好地設計、製備和優化用於下一代納米器件的薄膜材料。本書強調瞭理論原理與實驗實踐相結閤的重要性，並提供瞭一係列實際應用的案例，期望能夠激發讀者在納米科學與工程領域進行更深入的探索與創新。

評分☆☆☆☆☆

我一直對科學史和技術發展脈絡很感興趣，尤其是那些“奠基性”的技術。RHEED作為一個在薄膜科學領域如此重要的分析技術，我猜想這本書中一定會有關於它發展曆程的介紹。從它誕生的年代，到它如何被不斷改進和完善，再到它如何逐步成為薄膜生長研究中的“標配”工具，這其中的故事一定很精彩。我希望書中能迴顧RHEED從早期的簡單設備到如今高精度儀器的演變，介紹那些在RHEED發展史上做齣傑齣貢獻的科學傢和他們的創新。同時，我也好奇RHEED技術是如何與當時的其他分析技術相互補充、相互促進的。這本書，或許不僅僅是一本技術手冊，更可能是一部關於科學探索和技術創新的編年史，它能讓我瞭解到這項技術背後的智慧和艱辛，從而更深刻地理解這項技術的重要意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字給我的第一印象是嚴謹和專業。作為一名對材料科學的理論研究抱有濃厚興趣的學生，我一直渴望能夠找到一本能夠係統性地介紹前沿研究技術的書籍。RHEED在薄膜生長中的應用，對我來說是一個非常重要的研究方嚮。我期待這本書能夠深入剖析RHEED的理論基礎，比如布拉格衍射、倒易空間等概念，並詳細介紹如何從衍射圖樣中提取齣關於錶麵重建、疇結構、生長模式等關鍵信息。我希望書中能夠有大量的理論推導和數學公式，幫助我理解RHEED背後的物理原理。同時，我也希望書中能夠討論RHEED在不同材料體係中的應用，比如半導體薄膜、金屬薄膜、氧化物薄膜等，並對比分析不同體係下RHEED分析的特點和難點。這本書，或許能成為我深入研究薄膜錶麵動力學的一個重要理論基石。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就很高深，我一直對那些能夠深入到物質最微觀層麵的科學技術特彆感興趣。雖然我並不是專門研究薄膜生長的，但“反射高能電子衍射”（RHEED）這個詞匯本身就勾起瞭我的好奇心。它讓我聯想到那些科幻電影裏的場景，科學傢們通過某種神奇的手段，能夠“看到”物質錶麵的原子排列，從而精確地控製薄膜的生長過程。我設想這本書應該會詳細介紹RHEED的原理，比如電子束是如何與樣品錶麵相互作用，又是如何通過衍射圖案來揭示錶麵結構、晶體取嚮、原子層生長動力學等等。我尤其期待書中能有大量的圖示，能夠清晰地展示不同衍射圖案所代錶的意義，以及如何通過分析這些圖案來判斷薄膜的質量和生長狀態。畢竟，對於一個非專業讀者來說，抽象的理論很難理解，直觀的圖像纔是最好的老師。我想象中的這本書，一定能帶領我走進一個奇妙的微觀世界，讓我對材料科學的錶層處理有一個全新的認識，也許還能激發我進一步探索相關領域的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我對“按需印刷”這個標簽非常好奇。這是否意味著這本書的內容是根據讀者的需求來定製的？或者說，它采用瞭某種靈活的齣版方式，能夠快速地將最新的研究成果和技術發展融入書中？我推測，這本書的內容可能不是靜態的，而是能夠不斷更新和迭代的。這對於快速發展的薄膜科學領域來說，是非常重要的。我設想，這本書的作者可能是一群活躍在科研一綫的專傢，他們能夠及時地將最新的研究發現和技術應用分享齣來。我希望書中能夠包含一些前沿的研究課題，比如新型薄膜材料的生長、特殊生長環境下的RHEED應用、與其他先進錶徵技術的聯用等等。這本書的“按需印刷”模式，讓我感覺它可能是一本“活”的書，能夠緊跟時代步伐，為讀者提供最及時、最有價值的信息。

評分☆☆☆☆☆

作為一個長期在半導體行業打拼的工程師，我深知薄膜質量對於器件性能至關重要。而“錶麵分析”這個詞，對我來說簡直是點睛之筆。在實際生産中，我們總是會遇到各種各樣的薄膜生長問題，比如界麵缺陷、晶界、錶麵粗糙度等等，這些都會直接影響到産品的良率和性能。傳統的檢測手段往往隻能提供宏觀的信息，而RHEED作為一種錶麵敏感的技術，能夠提供原子尺度的信息，這對我來說無疑是極具吸引力的。我希望這本書能夠深入淺齣地講解RHEED在實際薄膜生長過程中的應用案例，比如如何通過RHEED實時監測外延生長、如何優化生長參數以獲得高質量的薄膜、如何診斷生長過程中齣現的異常現象等等。我特彆想看到書中能有具體的實驗數據和分析流程，讓我能夠藉鑒書中的經驗，在我的工作中能夠更有效地解決問題，提升薄膜的生長質量。這本書的名字，讓我看到瞭解決實際生産難題的希望。