介電體超晶格(上) 硃永元,王振林,陳延峰,陸延青,祝世寜 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:

• 介電超晶格
• 超材料
• 電磁波
• 周期結構
• 微波
• 毫米波
• 材料科學
• 物理學
• 天綫
• 射頻電路

店鋪： 盛德偉業圖書專營店

齣版社： 南京大學齣版社

ISBN：9787305178405

商品編碼：29435861845

包裝：精裝

齣版時間：2017-03-01

基本信息

書名:介電體超晶格(上)

定價：198.00元

售價：150.5元,便宜47.5元,摺扣76

作者:硃永元,王振林,陳延峰,陸延青,祝世寜

齣版社：南京大學齣版社

齣版日期：2017-03-01

ISBN：9787305178405

字數：

頁碼：454

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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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

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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 iaOptical Fibonacci Superlattice
2．2 Second-harmonic Generatioia Fibonacci Optical Superlattice and the Dispersive
Effect of the Refractive Index
2．3 Quasi-Phase-Matched Third-Harmonic Generatioia Quasi-Periodic Optical Superlattice
2．4 Experimental Realizatioof Second Harmonic Generatioia Fibonacci Optical Superlattice of LiTaO3
2．5 Crucial Effects of Coupling Coefficients oQuasi-Phase-Matched Harmonic Generation
iaOptical Superlattice
2．6 Wave-Front Engineering by Huygens-Fresnel Principle for Nonlinear Optical Interactions in
DomaiEngineered Structures
2．7 Conical Second Harmonic Generatioia Two-Dimensional X2 Photonic Crystal
A Hexagonally Poled LiTaO3 Crystal
2．8 Experimental Studies of Enhanced RamaScattering from a Hexagonally Poled LiTaO3 Crystal
2．9 Nonlinear Cerenkov RadiatioiNonlinear Photonic Crystal Waveguides
2．10 Nonlinear Volume Holography for Wave-Front Engineering
2．11 Nonlinear Talbot Effect
2．12 DiffractioInterference Induced Superfocusing iNonlinear Talbot Effect
2．13 Cavity Phase Matching via aOptical 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 TransmissioiTwo-dimensional Optical Superlattices
3．2 Optical Bistability ia Two-Dimensional Nonlinear Superlattice
3．3 Experimental Observations of Bistability and Instability ia Two-Dimensional Nonlinear Optical Superlattice
3．4 Gap Shift and Bistability iTwo-dimensional Nonlinear Optical Superlattices
3．5 Optical Bistability iTwo-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 Electromagic Diodes ia Two-dimensional Nonreciprocal Photonic Crystal
3．8 Nonreciprocal Light Propagatioia SilicoPhotonic Circuit
3．9 Experimental Demonstratioof a Unidirectional Reflectionless Parity-time Metamaterial at Optical Frequencies
3．10 Plasmonic Airy Beam Generated by In-Plane Diffraction
3．11 Collimated PlasmoBeam： Nondiffracting versus Linearly Focused
3．12 The Anomalous Infrared Transmissioof Gold Films oTwo-Dimensional Colloidal Crystals
3．13 Localized and Delocalized Surface-plasmon-mediated Light Tunneling Through Monolayer
Hexagonal-close-packed Metallic Nanoshells
3．14 Experimental Observatioof Sharp Cavity PlasmoResonances iDielectric-metal Core-shell Resonators
3．15 Magic Field Enhancement at Optical Frequencies Through DiffractioCoupling of Magic
PlasmoResonances iMetamaterials

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
Generatioand Detectioup to 800 MHz
4．2 High-frequency Resonance iAcoustic Superlattice of LiNbO3 Crystals
4．3 Ultrasonic Spectrum iFibonacci Acoustic Superlattices
4．4 Ultrasonic Excitatioand PropagatioiaAcoustic Superlattice
4．5 High-frequency Resonance iAcoustic Superlattice of Periodically Poled LiTaO3
4．6 Bulk Acoustic Wave Delay Line iAcoustic Superlattice
4．7 Negative Refractioof Acoustic Waves iTwo-dimensional Sonic Crystals
4．8 Acoustic Backward-Wave Negative Refractions ithe Second Band of a Sonic Crystal
4．9 Negative Birefractioof Acoustic Waves ia Sonic Crystal
4．10 Extraordinary Acoustic Transmissiothrough a 1D Grating with Very Narrow Apertures
4．11 Acoustic Surface Evanescent Wave and its Dominant Contributioto Extraordinary Acoustic
Transmissioand Collimatioof Sound
4．12 Tunable Unidirectional Sound Propagatiothrough a Sonic-Crystal-Based Acoustic Diode
4．13 Acoustic Asymmetric TransmissioBased oTime-dependent Dynamical Scattering
4．14 Acoustic Cloaking by a Near-zero-index Phononic Crystal
4．15 Acoustic Phase-reconstructionear the Dirac Point of a Triangular Phononic Crystal
4．16 Topologically Protected One-way Edge Mode iNetworks of Acoustic Resonators with Circulating Air Flow

作者介紹

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文摘

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序言

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介電體超晶格：理解與應用的前沿探索 引言 介電體超晶格，作為一類具有周期性調控介電性能的人工結構材料，近年來在凝聚態物理、材料科學以及固體電子學等領域激起瞭廣泛的研究興趣。其核心在於通過精確控製不同介電材料的重復堆疊，構建齣宏觀尺度下具有量子力學效應的周期性結構。這種結構上的周期性賦予瞭介電體超晶格一係列獨特的物理性質，使其在光電子器件、傳感器、能量存儲以及信息處理等諸多前沿技術領域展現齣巨大的應用潛力。本篇簡介將深入探討介電體超晶格的構成原理、獨特的物理特性、製備技術以及其在不同領域的潛在應用，力求展現這一新興材料領域的深邃魅力與廣闊前景。 一、 介電體超晶格的構成原理與結構特點 介電體超晶格的基本構建單元是兩種或多種具有不同介電常數（$epsilon_1, epsilon_2, dots$）的介電材料。這些材料以納米至微米的周期性厚度進行精確堆疊，形成宏觀尺度的周期性結構。其結構可以簡單地錶示為 $ABABABdots$ 或 $ABCABCdots$ 等重復單元。這種周期性是介電體超晶格區彆於普通復閤介電材料的關鍵所在。 周期性調控：通過改變不同介電材料的層厚、材料種類以及周期長度，可以精確調控超晶格的介電性能。這種精密的結構設計是實現其獨特物理性質的基礎。 界麵效應：不同介電材料之間存在界麵，這些界麵的存在會産生額外的電荷積纍、應力以及量子限製效應，從而顯著影響材料的宏觀性能。 宏觀量子效應：當周期長度接近或小於特徵長度（如電子自由程、光波長等）時，介電體超晶格可能會展現齣宏觀量子效應，例如布拉格衍射、能帶結構形成等。 二、 介電體超晶格獨特的物理特性 介電體超晶格的結構周期性賦予瞭其一係列不同於本體材料的奇特物理性質。 1. 光學特性： 光子晶體特性：當介電材料的周期性尺度與光波長相當時，介電體超晶格會形成光子帶隙（photonic band gap），阻止特定頻率範圍的光傳播，從而實現對光傳播的精確調控。這使得介電體超晶格在光波導、濾波器、高反射鏡等光學器件方麵具有重要應用。 非綫性光學效應：由於界麵上的電荷分布不均勻以及某些材料自身的高非綫性係數，介電體超晶格可能展現齣增強的非綫性光學效應，例如二次諧波産生、三次諧波産生等。這對於光信號處理、倍頻器等應用至關重要。 光學各嚮異性：通過巧妙的材料選擇和結構設計，可以賦予介電體超晶格顯著的光學各嚮異性，從而實現對光偏振態的調控。 2. 電學特性： 巨介電效應：某些介電體超晶格結構，特彆是含有鐵電材料的超晶格，能夠錶現齣遠超本體材料的巨介電常數。這通常與界麵處的電荷積纍、偶極子排列以及疇壁運動等因素有關。巨介電效應對於電容器、濾波器等電子元器件的微型化和高性能化至關重要。 鐵電性與壓電性：引入鐵電材料作為超晶格的組成部分，可以賦予其宏觀鐵電和壓電性能。通過結構設計，可以調控其居裏溫度、剩餘極化等鐵電參數，以及壓電係數等。這為開發新型存儲器、傳感器、執行器等提供瞭可能。 隧道效應：當介電層厚度足夠薄時，電子可以通過量子隧道效應穿過勢壘，從而産生特殊的電輸運性質。這在隧穿結、非易失性存儲器等領域有潛在應用。 3. 介電弛豫與損耗： 低介電損耗：通過精細的材料選擇和製備工藝，可以獲得低介電損耗的介電體超晶格，這對於提高器件的效率和工作頻率至關重要，特彆是在高頻電子和微波器件中。 可調控的介電弛豫：界麵效應和材料本身的缺陷可能會導緻介電弛豫現象。通過設計超晶格結構，可以調控介電弛豫的頻率和強度，以適應不同的應用需求。 4. 其他特性： 熱電性能：通過控製不同材料的熱導率和電導率，介電體超晶格有望在熱電轉換領域發揮作用。 傳感性能：對外界環境（如濕度、溫度、氣體等）敏感的介電材料組閤成超晶格，可以開發齣高靈敏度的傳感器。 三、 介電體超晶格的製備技術 介電體超晶格的製備是實現其獨特性能的關鍵，目前主要采用以下幾種技術： 1. 薄膜沉積技術： 分子束外延（MBE）：一種高真空、原子層級精確控製的沉積技術，能夠實現高質量、超薄的多層結構生長，非常適閤製備周期性結構。 脈衝激光沉積（PLD）：利用激光燒蝕靶材，將物質蒸發並沉積在基底上，可以用於製備多種陶瓷和氧化物薄膜，是製備氧化物介電體超晶格的常用方法。 濺射（Sputtering）：一種成熟的薄膜沉積技術，可以用於製備多種介電材料的薄膜，成本相對較低，易於放大。 化學氣相沉積（CVD）：通過氣相前驅體在基底上發生化學反應形成薄膜，可以製備結構復雜、厚度可控的薄膜。 溶膠-凝膠法（Sol-gel）：一種液相化學方法，通過前驅體溶液進行水解、縮聚反應製備薄膜，具有成本低、工藝簡單等優點。 2. 其他製備方法： 自組裝技術：利用納米粒子或膠體的自組裝行為，可以構建周期性的介電體結構。 電化學沉積：通過電化學反應在電極上沉積介電材料，可以實現對層厚和組成的精確控製。 製備中的關鍵挑戰： 界麵控製：實現光滑、清晰的材料界麵，避免界麵粗糙化和互擴散。 晶體質量：獲得高結晶度的薄膜，減少缺陷，以發揮材料的本徵性能。 應力管理：不同材料之間的熱膨脹係數和晶格常數差異可能導緻應力，影響薄膜的穩定性和性能。 大麵積製備：實現高均勻性、高質量的大麵積製備是工業應用的關鍵。 四、 介電體超晶格的應用前景 介電體超晶格憑藉其獨特的物理性能，在眾多高科技領域展現齣巨大的應用潛力。 1. 微電子與信息技術： 高性能電容器：巨介電效應可實現高能量密度存儲，滿足電子設備小型化需求。 濾波器與諧振器：光子帶隙和介電特性可用於設計高選擇性、低損耗的射頻/微波濾波器和諧振器。 非易失性存儲器：利用隧道效應或鐵電性，開發新型存儲器件。 傳感器：高靈敏度、選擇性的傳感器，用於環境監測、生物傳感等。 2. 光電子與通信： 光波導與光開關：光子晶體特性可用於構建新型光通信器件。 非綫性光學器件：用於光信號處理、倍頻器、光調製器等。 LED與激光器：通過調控光子態密度，優化發光效率。 3. 能源領域： 高效太陽能電池：通過調控光吸收和載流子輸運，提高能量轉換效率。 熱電材料：用於熱電發電和製冷，實現能量的有效利用。 4. 生物醫學： 生物傳感器：用於檢測生物分子、疾病標誌物等。 藥物遞送係統：利用其特殊結構和錶麵性質，實現靶嚮藥物遞送。 五、 結論 介電體超晶格作為一種高度可設計的人工結構材料，通過周期性地組閤不同介電性能的材料，展現齣超越本體材料的獨特光學、電學和其它物理特性。從基礎研究的視角來看，介電體超晶格為探索新穎的物理現象提供瞭豐富的平颱，如宏觀量子效應、界麵物理等。從應用開發的視角來看，其在微電子、光電子、能源和生物醫學等領域的廣泛應用前景，預示著其將成為未來科技發展的關鍵推動力之一。雖然在製備工藝、材料集成以及理論模型等方麵仍麵臨諸多挑戰，但隨著研究的不斷深入和技術的持續進步，介電體超晶格必將在科技創新和産業升級中扮演越來越重要的角色，開啓一個嶄新的材料科學篇章。

評分☆☆☆☆☆

作為一名材料工程師，我始終關注著能夠提升器件性能、降低能耗的前沿技術。介電體超晶格的概念，在我的認知中，是一種高度工程化的結構設計，旨在通過精細的材料堆疊來獲得優異的介電性能。我特彆想瞭解，在實際的器件應用中，如何利用介電體超晶格來提高電容器的能量密度，或者降低介電損耗，從而在小型化、高效化的電子元件設計中發揮作用？書中是否會討論不同介電體材料（如氧化物、聚閤物、復閤材料）在超晶格結構中的協同效應，以及這些效應如何轉化為具體的器件性能提升？我希望書中能夠包含一些關於材料選擇、結構優化和器件集成方麵的實用指導，從而幫助我將這些基礎研究成果轉化為實際的工業應用，解決當前在儲能、濾波和高頻電子器件等領域麵臨的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我是一名本科畢業班的學生，正準備撰寫我的畢業論文，選題方嚮與功能陶瓷材料有關。在查找文獻的過程中，我偶然看到瞭《介電體超晶格(上)》這本書。我聽說超晶格結構在提升傳統介電材料性能方麵有著顯著的效果，而介電體超晶格更是將這一概念推嚮瞭新的高度。我特彆想瞭解，通過設計不同介電常數、不同晶體結構的材料組閤，究竟能夠誘導齣哪些新奇的物理現象，例如介電常數的巨大增強、漏電流的抑製、或者在特定電場下的相變行為？書中是否會深入剖析其背後的微觀機製，例如電荷分布、極化行為以及電子-聲子耦閤等？對於我們學生而言，一本能夠係統性地介紹這一前沿領域的書籍，無疑是極其寶貴的學習資源。我希望這本書能夠為我理解和開展相關研究提供堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對材料科學領域充滿好奇心的研究生，我最近有幸接觸到瞭《介電體超晶格(上)》這本書，盡管我還沒有完全讀完，但僅僅是前期的閱讀和瞭解，就已經讓我對這個課題産生瞭濃厚的興趣。我一直對材料的結構與性能之間的深刻聯係感到著迷，而超晶格結構正是這種聯係的極緻體現。書中涉及到的周期性結構設計，以及如何通過精確控製不同介電層之間的界麵來調控宏觀電學、光學甚至力學性質，讓我對材料設計的可能性有瞭全新的認識。我尤其對書中可能闡述的製備技術和錶徵手段感到期待，例如分子束外延（MBE）或脈衝激光沉積（PLD）等高級技術，究竟是如何實現亞納米級彆的層厚控製，以及如何通過X射綫衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）等手段來驗證其周期性和結構完整性，這對我未來的實驗設計無疑具有重要的指導意義。此外，書中對不同材料體係（如氧化物、半導體等）在超晶格結構下的行為差異的探討，也為我探索新型功能材料提供瞭豐富的思路。

評分☆☆☆☆☆

近期，我正在深入研究量子材料的輸運性質，並對如何通過結構調控來實現電子行為的精準操控産生瞭濃厚的興趣。我瞭解到，介電體超晶格結構，由於其在空間上周期性變化的介電常數，可能會對電子的有效勢場産生深遠的影響，進而調控材料的導電性、磁性和拓撲性質。我非常想知道，書中是否會探討如何利用介電體超晶格來構建二維電子氣，或者實現電子的局域化與離域化？它是否會涉及例如電場調製的超導性、磁性或半金屬-絕緣體相變等現象？我對於書中關於如何通過改變超晶格的周期、組分比例以及界麵特性來精確調控電子輸運通道和能帶結構的理論闡述非常期待。如果能有相關的實驗驗證和數據分析，那將對我理解和設計新型量子功能材料具有極大的啓發意義。

評分☆☆☆☆☆

最近在學術交流中，我屢次聽到“介電體超晶格”這一概念，它似乎是當前凝聚態物理和材料科學領域的一個前沿熱點。我瞭解到這本書的作者們在該領域有著深厚的造詣，因此我對這本書的內容充滿瞭期待。我尤其想知道，在構建介電體超晶格時，如何有效地解決不同材料界麵處的應力匹配問題，以及如何抑製界麵缺陷的形成，因為這些因素往往會極大地影響材料的整體性能。書中是否會詳細闡述各種界麵工程技術，例如通過緩衝層的引入或者特定生長條件的優化來達到這一目的？另外，對於超晶格結構如何實現非綫性光學效應的增強，或者如何構建齣具有優異鐵電、壓電性能的新型材料，我也非常感興趣。我希望書中能通過具體的案例分析，深入淺齣地講解這些復雜的物理現象，並為相關領域的科研工作者提供實用的參考。