薄膜技术与薄膜材料(材料科学与工程系列) 田民波,李正操著 9787302274834 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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田民波，李正操著 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302274834

商品编码：10984700479

包装：平装

出版时间：2011-12-01

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基本信息

书名:薄膜技术与薄膜材料(材料科学与工程系列)

定价：49.00元

作者:田民波,李正操著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2011-12-01

ISBN：9787302274834

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.781kg

编辑推荐

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内容提要

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薄膜及微细加工技术的应用范围极为广泛，从大规模集成电路、电子元器件、平板显示器、信息记录与存储、MEMS、传感器、白光LED固体照明、太阳能电池到材料的表面改性等，涉及高新技术产业的各个领域。本书内容包括真空技术基础、薄膜制备、微细加工、薄膜材料及应用等4大部分，涉及薄膜技术与薄膜材料的各个方面，知识全面，脉络清晰。《薄膜技术与薄膜材料》共17章，文字通俗易懂，并配有大量图解，每章后面附有习题，有利于对基本概念和基础知识的理解、掌握与运用。本书可作为材料、机械、精密仪器、化工、能源、微电子、计算机、物理、化学、光学等学科本科生及研究生教材，对于从事相关行业的科技工作者与工程技术人员，也具有极为难得的参考价值。

目录

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第1章 真空技术基础
1.1真空的基本知识
1.2真空的表征
1.3气体分子与表面的相互作用
习题
第2章 真空泵与真空规
2.1真空泵
2.2真空测量仪器——总压强计
2.3真空测量仪器——分压强计
习题
第3章 真空装置的实际问题
3.1排气的基础知识
3.2材料的放气
3.3排气时间的估算
3.4实用的排气系统
3.5检漏
3.6大气温度与湿度对装置的影响
3.7烘烤用的内部加热器
3.8化学活性气体的排气
习题
第4章 气体放电和低温等离子体
4.1带电粒子在电磁场中的运动
4.2气体原子的电离和激发
4.3气体放电发展过程
4.4低温等离子体概述
4.5辉光放电
4.6弧光放电
4.7高频放电
4.8低压力、高密度等离子体放电
习题
第5章 薄膜生长与薄膜结构
5.1薄膜生长概述
5.2吸附、表面扩散与凝结
5.3薄膜的形核与生长
5.4连续薄膜的形成
5.5薄膜的生长过程与薄膜结构
5.6非晶态薄膜
5.7薄膜的基本性质
5.8薄膜的粘附力和内应力
5.9电迁移
习题
第6章 真空蒸镀
6.1概述
6.2镀料的蒸发
6.3蒸发源
6.4蒸发源的蒸气发射特性与基板配置
6.5蒸镀装置及操作
6.7化合物膜的蒸镀
6.8脉冲激光熔射(pla)
6.9分子束外延技术
习题
第7章 离子镀和离子束沉积
7.1离子镀原理及方式
7.2几种典型的离子镀方式
7.3离子束沉积
7.4离子束混合
习题
第8章 溅射镀膜
8.1离子溅射
8.2溅射镀膜方式
8.3溅射镀膜的实例
习题
第9章 化学气相沉积(cvd)
9.1化学气相沉积(cvd)概述
9.2热cvd
9.3等离子体cvd(pcvd)
9.4光cvd(photocvd)
9.5有机金属cvd(mocvd)
9.6金属cvd
9.7半球形晶粒多晶si-cvd(hsg-cvd)
9.8铁电体的cvd
9.9低介电常数薄膜的cvd
习题
第10章 干法刻蚀
10.1干法刻蚀与湿法刻蚀
10.2等离子体刻蚀——激发反应气体刻蚀
10.3反应离子刻蚀(rie)
10.4反应离子束刻蚀(ribe)
10.5气体离化团束(gcib)加工技术
10.6微机械加工
10.7干法刻蚀用离子源的开发
习题
第11章 平坦化技术
11.1平坦化技术的必要性
11.2干坦化技术概要
11.3不发生凹凸的薄膜生长
11.4沉积同时进行加工防止凹凸发生的薄膜生长
11.5薄膜生长后经再加工实现平坦化
11.6埋人技术实例
11.7化学机械研磨(cmp)技术
11.8气体离化团束(gcib)加工平坦化
11.9大马士革法(damascene)布线及平坦化
11.10平坦化技术与光刻制版术
11.111c多层布线已进展到第四代
习题
第12章 表面改性及超硬膜
12.1表面改性
12.2超硬膜用于切削刀具
习题
第13章 能量及信号变换用薄膜与器件
13.1能量变换薄膜与器件
13.2传感器
13.3金刚石薄膜的应用
习题
第14章 半导体器件、记录和存储用薄膜技术与薄膜材料
14.1半导体器件
14.2记录与存储
习题
第15章 平板显示器中的薄膜技术与薄膜材料
15.1平板显示器
15.2液晶显示器
15.3等离子体平板显示器
15.4有机电致发光显示器(oled)
习题
第16章 太阳电池中的薄膜技术与薄膜材料
16.1太阳电池的原理和薄膜太阳电池的优势
16.2太阳电池和光伏发电的新进展
16.3硅系薄膜太阳电池
16.4cdte太阳电池
16.5cigs太阳电池
16.6超高效率多串结ⅲ—v族化合物半导体太阳电池
16.7有机薄膜型太阳电池
16.8色素增感(染料敏化)太阳电池
习题
第17章 白光led固体照明与薄膜技术
17.1半导体固体发光器件的基础——发光过程
17.2发光二极管和蓝光led
17.3白光led固体照明器件
17.4激光二极管
习题
参考文献
作者书系

作者介绍

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文摘

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序言

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现代科学技术的基石：先进功能材料与精密制造 在日新月异的科技浪潮中，材料科学与工程始终扮演着驱动创新的核心角色。从微观世界的原子排列到宏观器件的结构设计，新材料的研发与制造技术的突破，不断拓展着人类认知与改造自然的边界。本书聚焦于当今科技发展前沿的两大关键领域——先进功能材料的设计、制备与性能调控，以及与之紧密相连的精密制造技术，旨在为读者提供一个系统、深入的知识框架，揭示材料与技术如何协同作用，支撑起现代社会的复杂系统和前沿应用。 第一部分：功能材料的微观世界与宏观性能 本部分将带领读者走进功能材料的微观世界，深入理解其结构、性能与应用之间的内在联系。我们从晶体学基础出发，探讨原子键合、晶格结构、点缺陷、线缺陷和晶界等微观结构特征如何影响材料的宏观力学、电学、磁学、光学和热学性能。 金属材料的奥秘： 深入剖析金属的晶体结构、相变、强化机制（固溶强化、形变强化、沉淀强化、晶粒细化）以及断裂韧性。我们将重点介绍高性能合金，如高强度钢、耐热合金、形状记忆合金等，及其在航空航天、汽车制造、能源领域的应用。同时，也会探讨金属的腐蚀与防护，以及金属基复合材料的发展趋势。 陶瓷材料的坚韧与绝缘： 陶瓷材料以其优异的耐高温、耐腐蚀、高硬度和良好的绝缘性而闻名。我们将详细介绍氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）、氮化物陶瓷（如氮化硅、碳化硅）和碳化物陶瓷的制备工艺、微观结构以及在电子器件、生物医学、耐火材料等领域的应用。特别关注功能陶瓷，如压电陶瓷、铁电陶瓷、介电陶瓷等，及其在传感器、执行器、储能器件中的作用。 高分子材料的多样性与可塑性： 高分子材料因其轻质、可加工性好、成本低廉等优点，在国民经济的各个领域得到广泛应用。本部分将深入探讨聚合物的结构（线型、支化、交联、嵌段共聚）、分子量及其分布、链构象对宏观性质的影响。我们将分析不同类型的高分子材料，包括通用塑料、工程塑料、特种工程塑料、弹性体、热固性树脂和纤维，以及它们在包装、纺织、电子、医疗器械等领域的应用。此外，还将重点介绍功能性高分子材料，如导电高分子、生物可降解高分子、形状记忆高分子等。 复合材料的协同优势： 复合材料是将两种或多种不同材料通过物理或化学方法结合，以获得单一材料无法比拟的优异性能。我们将系统介绍不同类型的复合材料，包括纤维增强复合材料（如碳纤维增强聚合物）、颗粒增强复合材料、层状复合材料和夹层复合材料。深入分析基体材料和增强体材料的选择原则、界面设计与优化、以及复合材料的增强机制和失效模式。重点阐述其在航空航天、汽车、风能、体育用品等领域的应用实例。 纳米材料的奇特性质： 纳米材料是指尺寸在1-100纳米范围内的材料，由于量子效应和表面效应，它们通常表现出与宏观材料截然不同的物理化学性质。我们将介绍纳米材料的制备方法（自上而下法、自下而上法），包括纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米薄膜等。深入探讨纳米材料在催化、传感、储能、生物医学、光学等领域的突破性应用。 第二部分：精密制造技术：从设计到成品的桥梁 材料的优异性能需要通过精确的制造技术才能得以实现和应用。本部分将聚焦于现代精密制造技术，涵盖从传统制造到前沿增材制造的各个方面，强调工艺参数控制、质量检测与评价的重要性。 传统的精密成形技术： 详细介绍精密铸造、精密锻造、精密挤压、精密压力加工等传统成形技术，分析其工艺原理、设备要求、适用材料及精度控制。例如，在精密铸造方面，我们将探讨熔模铸造、离心铸造等技术在航空发动机叶片、精密模具等领域的应用。 先进的精密切削与加工： 深入分析高速切削、精密磨削、精密抛光等先进切削加工技术。重点介绍数控（CNC）技术在提高加工精度、效率和自动化水平方面的作用。探讨超精密加工技术，如离子束抛光、原子层沉积（ALD）等，在制造光学元件、半导体器件中的关键地位。 表面工程技术： 表面性能对材料的整体性能至关重要。本部分将介绍物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、电镀、阳极氧化、热处理等表面改性技术，旨在提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、硬度、导电性或光学特性。例如，PVD技术在制造硬质合金刀具、光学镀膜等方面的应用。 增材制造（3D打印）的革命： 增材制造以其“按需制造、逐层叠加”的独特优势，正在颠覆传统的制造模式。我们将系统介绍激光熔融沉积（SLM）、电子束熔融（EBM）、熔融沉积成型（FDM）、立体光固化（SLA）等主流3D打印技术。深入分析不同工艺的适用材料（金属、陶瓷、高分子）、工艺参数优化、后处理技术以及在航空航天、医疗器械、模具制造等领域的广泛应用。特别关注设计自由度、材料性能定制以及小批量、复杂结构件制造的潜力。 微纳制造技术： 随着电子器件和生物技术的飞速发展，微米和纳米尺度结构的制造变得日益重要。我们将介绍光刻、电子束刻蚀、微机械加工、自组装等微纳制造技术，及其在半导体集成电路、微机电系统（MEMS）、微流控芯片等领域的应用。 过程监测与质量控制： 精密制造过程中的实时监测与精确控制是保证产品质量的关键。本部分将介绍在线检测技术，如光学测量、超声波检测、X射线检测等，以及离线检测技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等。探讨质量管理体系在精密制造中的作用。 第三部分：学科交叉与前沿展望 材料科学与工程是一个高度交叉的学科，其发展离不开物理学、化学、力学、信息科学等相关学科的支撑。本书的最后部分将探讨材料科学与工程与其他学科的交叉融合，以及该领域的未来发展趋势。 计算材料学与材料设计： 介绍第一性原理计算、分子动力学模拟、有限元分析等计算工具在预测材料性能、指导实验设计、加速新材料开发方面的作用。 智能材料与自适应系统： 探讨能够感知环境变化并作出响应的智能材料，如形状记忆材料、传感材料、自修复材料等，及其在机器人、智能穿戴设备、先进结构中的应用前景。 可持续材料与绿色制造： 关注可再生、可降解、易回收的环保材料以及低能耗、低排放的绿色制造工艺，以应对日益严峻的环境挑战。 生物材料与仿生设计： 介绍用于医疗器械、组织工程、药物输送等领域的生物兼容性材料，以及从自然界汲取灵感进行的仿生材料设计。 本书力求通过严谨的学术梳理和丰富的实例分析，帮助读者建立起对现代材料科学与精密制造技术的全面认识。无论是对从事科研工作的学者，还是对致力于技术创新的工程师，亦或是对科技发展充满好奇的学习者，本书都将是一本宝贵的参考资料，激发更深入的思考与探索。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对光学工程领域略有涉猎的从业者，我对薄膜在光学器件中的应用一直抱有极大的好奇心。从简单的增透膜、反射膜，到复杂的滤波片、光栅，再到更前沿的超材料和结构色薄膜，它们的工作原理和设计制造过程都充满了精妙的技术。我希望这本书能够深入剖析薄膜的光学特性是如何与材料的微观结构、化学成分以及制备工艺紧密联系的。比如，对于抗反射涂层，我希望能了解不同材料组合、不同层数的优化设计，以及如何根据不同的波长范围和入射角度来实现最佳的减反射效果。对于一些高性能的光学薄膜，如用于激光器的损伤阈值高的保护膜，或者用于高光谱成像的窄带滤光膜，其材料的选择、制备的精度以及表征的复杂性，都是我特别关注的方面。书中如果能提供一些具体的案例分析，或者对不同类型光学薄膜的优缺点进行对比，那就更好了。我还对一些新兴的光学薄膜应用感兴趣，比如在柔性显示屏中的透明导电薄膜、在VR/AR设备中的衍射光学元件薄膜等。这本书能否为我解答这些疑惑，让我更清晰地理解薄膜技术在光学工程中的无限可能？

评分☆☆☆☆☆

我从事的是精密仪器制造行业，对于材料的表面处理和功能化有着很高的要求。薄膜技术在提升材料的耐磨性、耐腐蚀性、导电性、绝缘性以及赋予特殊光学、磁学性能等方面，都发挥着不可替代的作用。我希望这本书能够重点阐述各种薄膜的沉积技术，比如物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法、电化学沉积等，并分析不同方法的优缺点，以及它们在制备不同类型薄膜时的适用性。我特别关注那些能够实现高致密性、高均匀性、高附着力的薄膜制备技术，因为这些直接关系到最终器件的性能和寿命。此外，对于薄膜的性能表征方法，如SEM、TEM、AFM、XPS、XRD等，书中能否提供详细的介绍，以及如何通过这些表征来理解薄膜的微观结构与宏观性能之间的关系？我还希望了解一些在精密制造领域，如微电子、MEMS、光学元件等方面的薄膜应用实例，以及它们在实际生产中遇到的挑战和解决方案。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对纳米材料和薄膜材料的交叉领域充满了好奇，特别是那些具有独特量子尺寸效应和表面效应的新型薄膜材料。我希望这本书能够深入探讨一些具有前瞻性的薄膜材料，例如二维材料（如石墨烯、MXene）在制备成薄膜后的性能表现，以及它们在传感器、催化剂、柔性电子器件等方面的应用潜力。我还对智能薄膜和响应性薄膜非常感兴趣，比如那些能够根据外界刺激（如温度、光照、电场、磁场）改变自身性质的薄膜，它们在智能传感器、驱动器、自适应光学系统等领域具有广阔的应用前景。书中能否提供关于这些新型薄膜材料的理论模型、实验制备和性能分析，以及它们在未来科技发展中的可能影响？我期待能在这本书中找到关于如何设计、制备和应用这些具有革命性潜力的薄膜材料的深刻见解，从而激发我在这方面的研究灵感。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对新能源技术，特别是太阳能电池领域非常感兴趣的学生。我知道薄膜技术在光伏发电领域扮演着极其重要的角色，从早期的非晶硅薄膜电池，到现在的铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池、碲化镉（CdTe）薄膜电池，以及新兴的钙钛矿薄膜太阳能电池，它们都在不断地推动着太阳能发电的效率提升和成本降低。我希望这本书能详细介绍这些不同类型的薄膜太阳能电池的材料特性、制备工艺、性能评价以及发展前景。比如，对于CIGS薄膜电池，我希望能了解铜、铟、镓、硒等元素的配比对电池性能的影响，以及溅射、蒸发等制备方法的优劣。对于钙钛矿薄膜电池，虽然其稳定性仍是挑战，但其高效率和低成本的潜力让我非常着迷，书中能否深入探讨其稳定性的提升策略，以及不同空穴传输层和电子传输层材料的选择？此外，对于薄膜技术在其他新能源领域的应用，例如储能器件中的电极材料薄膜、燃料电池中的隔膜薄膜等，也希望能有所涉及，从而拓宽我对新能源材料的认知。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计朴实无华，带着一种严谨的学术气息，让人一看就知道这是一本实打实的专业书籍。我一直对材料科学领域有着浓厚的兴趣，特别是那些能够改变我们生活、推动科技进步的创新材料。薄膜技术，在我看来，就是这样一个充满魅力的领域。我常常想象，那些厚度只有纳米级的薄膜，是如何在半导体制造、显示技术、新能源、甚至生物医学等诸多前沿领域发挥着至关重要的作用。从最基础的制备方法，到各种薄膜的性能表征，再到它们在实际应用中的挑战与突破，这些都是我迫切想要了解的内容。尤其是那些关于新型薄膜材料的探索，比如具有特殊光学、电学、磁学性质的薄膜，或者能够实现自修复、柔性化等功能的薄膜，它们代表着材料科学的未来方向，也蕴藏着巨大的商业潜力。我希望能在这本书中找到对这些内容详尽的阐述，无论是理论上的推导，还是实验上的数据支持，都能够让我对薄膜技术和薄膜材料有一个更深刻、更全面的认识。这本书的出版，对于我们这些在相关领域学习和研究的学生、科研人员来说，无疑是一份宝贵的财富，它能够帮助我们搭建坚实的知识体系，也能为我们指明新的研究方向。