Springer手册精选系列·晶体生长手册（第3册）：熔液法晶体生长技术（影印版） [Springer Handbook of Crystal Growth] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 德哈纳拉（Govindhan Dhanaraj） 等 编

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• 晶体生长
• 熔液法
• 材料科学
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• 精选系列
• 影印版
• 半导体
• 物理学
• 化学
• 技术手册

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560338682

版次：1

商品编码：11179562

包装：平装

外文名称：Springer Handbook of Crystal Growth

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：238

正文语种：英文

内容简介

　　《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第3册）：熔液法晶体生长技术（影印版）》关注了溶液生长法。在前两章里讨论了水热生长法的不同方面，随后的三章介绍了非线性和激光晶体、KTP和KDP。通过在地球上和微重力环境下生长的比较给出了重力对溶液生长法的影响的知识。

作者简介

　　Govindhan Dhanaraj is the Manager of Crystal Growth Technologies at Advanced Renewable Energy Company （ARC Energy） at Nashua， New Hampshire （USA） focusing on the growth of large size sapphire crystals for LED lighting applications， characterization and related crystal growth furnace development. He received his PhD from the Indian Institute of Science， Bangalore and his Master of Science from Anna University （India）. Immediately after his doctoral degree， Dr. Dhanaraj joined a National Laboratory， presently known as Rajaramanna Center for Advanced Technology in India， where he established an advanced Crystal Growth Laboratory for the growth of optical and laser crystals. Prior to joining ARC Energy， Dr. Dhanaraj served as a Research Professor at the Department of Materials Science and Engineering， Stony Brook University， NY， and also held a position of Research Assistant Professor at Hampton University， VA. During his 25 years of focused expertise in crystal growth research， he has developed optical， laser and semiconductor bulk crystals and SiC epitaxial films using solution， flux， Czochralski， Bridgeman， gel and vapor methods， and characterized them using x-ray topography， synchrotron topography， chemical etching and optical and atomic force microscopic techniques. He co-organized a symposium on Industrial Crystal Growth under the 17th American Conference on Crystal Growth and Epitaxy in conjunction with the 14th US Biennial Workshop on Organometallic Vapor Phase Epitaxy held at Lake Geneva， WIin 2009. Dr. Dhanaraj has delivered invited lectures and also served as session chairman in many crystal growth and materials science meetings. He has published over 100 papers and his research articles have attracted over 250 rich citations.

内页插图

精彩书评

　　施普林格的手册，一贯全面阐述基础理论，提供可靠的研究方法和关键知识皮及大量的参考文献，介绍最新的应用实例，前瞻学科的发展方向。手册作者多为世界首席专家或知名学者。手册具有极大的实用性，其表格、图标、索引等更增加了它的使用价值。
　　——《Springer手册精选系列》推荐委员会

目录

缩略语
PartC 溶液法生长晶体
17 地球微重力下从溶液中生长体材料单晶
17.1 结晶：成核和生长动力学
17.2 低温溶液的晶体生长
17.3 更低温度溶液的晶体生长
17.4 硫酸三甘钛晶体生长：个案研究
17.5 微重力下硫酸三甘钛晶体的溶液生长
17.6 蛋白质晶体生长
17.7 结语
参考文献

18 水热法大尺寸晶体生长
18.1 水热法晶体生长的历史
18.2 水热法晶体生长的热力学基础
18.3 水热法晶体生长的设备
18.4 部分晶体的水热法生长
18.5 精细晶体的水热法生长
18.6 水热法生长纳米晶体
18.7 结语
18.A附录
参考文献

19 水热法与氨热法生长ZnO和GaN
19.1 水热法与氨热法生长大晶体综述
19.2 低缺陷大晶体的生长要求
19.3 物理与数学模型
19.4 过程模拟
19.5 水热法生长ZnO晶体
19.6 氨热法生长GaN
19.7 结论
参考文献

20 KTP型非线性光学晶体的化学计量比和畴结构
20.1 背景
20.2 化学计量比与铁电相转变
20.3 生长引起的铁电畴
20.4 人造畴结构
20.5 非线性光学晶体
参考文献

21 高温溶液生长：用于激光和非线性光学的晶体
21.1 基础
21.2 高温溶液生长
21.3 用TSSG法生长激光体材料和NLO单晶
21.4 液相外延：激光和NLO材料的外延膜的生长
参考文献

22 KDP及同类晶体的生长与表征
22.1 背景
22.2 结晶机制和动力学
22.3 单晶的生长技术
22.4 生长条件对晶体缺陷的影响
22.5 晶体质量检测
参考文献

前言/序言

　　多年以来，有很多探索研究已经成功地描述了晶体生长的生长工艺和科学，有许多文章、专著、会议文集和手册对这一领域的前沿成果做了综合评述。这些出版物反映了人们对体材料晶体和薄膜晶体的兴趣日益增长，这是由于它们的电子、光学、机械、微结构以及不同的科学和技术应用引起的。实际上，大部分半导体和光器件的现代成果，如果没有基本的、二元的、三元的及其他不同特性和大尺寸的化合物晶体的发展则是不可能的。这些文章致力于生长机制的基本理解、缺陷形成、生长工艺和生长系统的设计，因此数量是庞大的。
　　本手册针对目前备受关注的体材料晶体和薄膜晶体的生长技术水平进行阐述。我们的目的是使读者了解经常使用的生长工艺、材料生产和缺陷产生的基本知识。为完成这一任务，我们精选了50多位顶尖科学家、学者和工程师，他们的合作者来自于22个不同国家。这些作者根据他们的专业所长，编写了关于晶体生长和缺陷形成共计52章内容：从熔体、溶液到气相体材料生长；外延生长；生长工艺和缺陷的模型；缺陷特性的技术以及一些现代的特别课题。
　　本手册分为七部分。PartA介绍基础理论：生长和表征技术综述，表面成核工艺，溶液生长晶体的形态，生长过程中成核的层错，缺陷形成的形态。
　　PartB介绍体材料晶体的熔体生长，一种生长大尺寸晶体的关键方法。这一部分阐述了直拉单晶工艺、泡生法、布里兹曼法、浮区熔融等工艺，以及这些方法的最新进展，例如应用磁场的晶体生长、生长轴的取向、增加底基和形状控制。本部分涉及材料从硅和Ⅲ-V族化合物到氧化物和氟化物的广泛内容。
　　第三部分，本书的PartC关注了溶液生长法。在前两章里讨论了水热生长法的不同方面，随后的三章介绍了非线性和激光晶体、KTP和KDP。通过在地球上和微重力环境下生长的比较给出了重力对溶液生长法的影响的知识。
　　PartD的主题是气相生长。这一部分提供了碳化硅、氮化镓、氮化铝和有机半导体的气相生长的内容。随后的PartE是关于外延生长和薄膜的，主要包括从液相的化学气相淀积到脉冲激光和脉冲电子淀积。
　　PartF介绍了生长工艺和缺陷形成的模型。这些章节验证了工艺参数和产生晶体质量问题包括缺陷形成的直接相互作用关系。随后的PartG展示了结晶材料特性和分析的发展。PartF和G说明了预测工具和分析技术在帮助高质量的大尺寸晶体生长工艺的设计和控制方面是非常好用的。
　　最后的PartH致力于精选这一领域的部分现代课题，例如蛋白质晶体生长、凝胶结晶、原位结构、单晶闪烁材料的生长、光电材料和线切割大晶体薄膜。
　　我们希望这本施普林格手册对那些学习晶体生长的研究生，那些从事或即将从事这一领域研究的来自学术界和工业领域的研究人员、科学家和工程师以及那些制备晶体的人是有帮助的。

精选图书简介：聚焦前沿材料科学与工程 本精选图书系列旨在汇集在材料科学、物理学、化学工程以及相关交叉学科领域具有里程碑意义的专著与手册，为研究人员、工程师及高年级学生提供深入、权威的知识体系。本期重点介绍三本在各自领域内具有决定性影响力的著作，它们分别涵盖了先进功能材料的制备与表征、高温固态反应动力学以及纳米结构薄膜的沉积工艺等关键方向。 --- 第一部：先进功能性无机晶体材料的界面工程与缺陷控制 书名： 《功能氧化物薄膜的原子级生长控制与性能调控：从界面到体相的深度解析》 核心内容概述： 本书是当前功能性无机氧化物（如铁电体、超导薄膜、磁性材料）研究领域的一部综合性著作。它不再仅仅关注宏观材料的物理性质，而是将研究的焦点锁定在薄膜生长过程中的原子级界面动力学和点缺陷的化学计量控制上。 第一章：外延生长基础与应力耦合机制 本章系统回顾了脉冲激光沉积（PLD）和分子束外延（MBE）技术在氧化物薄膜制备中的应用。重点分析了衬底/薄膜之间的晶格失配如何诱发应力场，以及这些应力场如何影响薄膜的相变温度和介电响应。特别引入了“应变工程学”的最新进展，探讨如何通过精确控制生长温度和氧分压，将应变从亚稳态稳定到新的、具有优异性能的晶体结构。 第二章：缺陷化学与载流子浓度调控 氧化物功能性的核心往往在于其缺陷化学。本章深入探讨了维氏（Vickers）缺陷理论在复杂多组分氧化物（如钛酸钡、锆钛酸锶）中的应用扩展。详细阐述了如何通过精确控制氧空位和阳离子间隙的浓度，来调控材料的导电类型（n型/p型）和载流子迁移率。内容包括原位拉曼光谱对缺陷动态演变的监测技术，以及理论计算（如DFT方法）在预测缺陷形成能和迁移能垒中的作用。 第三章：异质结的能带结构工程 本书的高潮部分在于对异质结（Heterostructures）中电子态的描述。讨论了不同氧化物界面处可能出现的内置电场、电荷转移和界面态的形成。详细介绍了X射线光电子能谱（XPS）和表面敏感的电子结构探测技术（如ARPES），如何用于确定界面处的能带对齐方式（Type-I, II, 或 III 结型）。特别关注了反转电荷密度波（Reversed Charge Density Wave）现象在界面处的触发机制。 第四章：先进表征技术：超快动力学与结构解析 本书强调了在皮秒乃至飞秒时间尺度上研究材料响应的重要性。收录了利用超快激光激发同步辐射X射线衍射（Ultrafast X-ray Diffraction, UXRD）技术，实时追踪晶格振动、电子-声子耦合以及相变过程的最新实验案例。此外，还涵盖了球差校正透射电镜（Cs-corrected TEM）在原子分辨成像中识别亚纳米级化学排序（Chemical Ordering）的应用。 适用读者群： 从事钙钛矿、铁电体、磁性隧道结或电子陶瓷研究的物理学家、材料科学家和应用化学家。 --- 第二部：高温固态反应动力学与非平衡相形成 书名： 《极端热力学条件下的固相反应机理：扩散、形核与晶粒生长的新视角》 核心内容概述： 本手册专注于在高温（通常高于材料熔点50%以上）和高能输入（如机械力、高压）条件下，固态物质如何发生化学反应、相变和结构演化的复杂过程。它对传统法勒-朗穆尔（Fickian）扩散模型进行了系统的修正和扩展。 第一章：非晶化与高能球磨诱导的固态合成 本书从高能球磨（High-Energy Ball Milling）技术出发，探讨机械力如何作为一种有效的“非热力学驱动力”，诱导材料在远低于平衡相图预测的温度下形成新的中间相或非平衡结构。详细分析了颗粒碎裂、表面活化、碎片重新结合的动态过程，并提供了基于破碎-冷凝模型的动力学模拟方法。 第二章：界面迁移率与扩散系数的非线性依赖性 传统的Arrhenius关系在多孔介质或晶界处失效。本章侧重于描述在强曲率和高位错密度存在的体系中，原子迁移率如何依赖于晶界结构和高阶应力梯度。引入了“晶界扩散的激活体积”概念，并通过同位素扩散实验数据，校准了描述纳米晶粒烧结过程的非经典烧结模型。 第三章：烧结过程中的孔隙演化与热力学驱动力 在陶瓷或粉末冶金的烧结过程中，孔隙的去除是关键。本书细致地分类了不同烧结阶段（颈缩期、致密化期、晶粒长大期）的驱动力变化。重点讨论了“二次晶粒长大”过程中，由于晶界迁移带来的孔隙捕获与消除的竞争机制，并介绍了聚焦离子束（FIB）技术在三维孔隙结构重构方面的应用。 第四章：高熵合金与复杂多组元体系的反应路径 将固态反应理论应用于现代材料科学前沿——高熵合金（HEAs）的合成。分析了五种以上元素在高相似自由能势阱中如何选择性地形成固溶体而非化合物的微观机制。探讨了通过梯度加热速率进行“定向淬火”以捕获亚稳态相的实验策略。 适用读者群： 从事粉末冶金、陶瓷制造、催化剂载体制备以及高温合金研发的化学工程师和材料物理专业人士。 --- 第三部：纳米薄膜沉积的等离子体化学与精确控制 书名： 《化学气相沉积（CVD）中的反应等离子体诊断与薄膜形貌控制：从基础机理到工业放大》 核心内容概述： 本书是关于化学气相沉积（CVD）领域的基础性与应用性结合的权威指南，特别聚焦于反应等离子体环境下的化学反应路径、物种输运以及薄膜的微观形貌控制。 第一章：等离子体反应器的设计与流场模拟 详细介绍了等离子体增强CVD（PECVD）和原子层沉积（ALD）反应器的基本构造，包括射频（RF）和微波驱动方式的差异。着重分析了等离子体中的电子能量分布函数（EEDF）如何影响前驱体分子的解离效率。介绍了计算流体力学（CFD）在模拟气体输运、热点分布以及反应性自由基在沉积表面的通量计算中的应用。 第二章：活性物种的诊断与光谱分析 本书强调了原位诊断技术对于理解CVD过程的至关重要性。系统介绍了通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、激光诱导荧光（LIF）和质谱（Mass Spectrometry）技术，对反应室内部的反应性自由基（如SiH$_{x}$、NH$_{x}$）的实时浓度和反应速率常数进行测定的方法。 第三章：薄膜的成核与生长模式控制 探讨了在不同等离子体强度和基底温度下，薄膜从两维（2D）岛状生长向三维（3D）柱状生长的转变机制。重点阐述了在PECVD中如何通过调节基底偏压（Bias Voltage）来控制薄膜的电荷累积，从而影响薄膜的内部应力状态和表面粗糙度。对于高介电常数材料的沉积，书中提供了如何抑制有害副产物（如碳或氢）掺杂的工艺窗口。 第四章：ALD的自限制性与超薄膜的均匀性 将ALD视为CVD的极端受控形式。深入分析了自限制性反应（Self-limiting Reaction）的化学本质，包括表面饱和吸附和反应性剥离步骤。讨论了在复杂三维结构（如高深宽比通孔）中实现原子级厚度均匀性的挑战，以及通过脉冲序列优化解决的策略。 适用读者群： 从事半导体制造、光电器件、先进涂层技术以及反应器工程领域的研究人员和工艺工程师。

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我曾几何时，在实验室里捣鼓过一些简单的晶体生长实验，但结果往往不尽如人意，长出的晶体质量参差不齐，杂质也很多。这让我深刻体会到晶体生长技术的重要性，也意识到这是一个充满挑战和技术细节的领域。我对书中所述的“熔液法”尤其感兴趣，因为我了解到很多半导体材料、光学晶体、压电晶体等的生长都依赖于熔液法。我非常想了解，在实际操作中，如何精确控制熔液的温度、成分和化学环境？有哪些常用的坩埚材料和生长设备？如何避免杂质引入和裂纹的产生？书中是否会介绍一些常见的熔液法晶体生长技术，比如提拉法、程控降温法、助熔剂法等，并对它们进行详细的原理阐述和技术细节的讲解？如果能配上一些典型的晶体形貌图片和缺陷表征数据，那将非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

作为一个刚入行不久的材料科学研究生，我经常在文献中遇到各种晶体生长的方法，但对于各种方法的适用范围、优缺点以及背后的物理化学原理，我总感觉理解得不够透彻。我需要一本能够系统梳理和讲解这些知识的教材。这本书的书名《 Springer手册精选系列·晶体生长手册（第3册）：熔液法晶体生长技术》听起来非常权威和全面，我认为它能够帮助我建立起对熔液法晶体生长技术的一个整体认知。我希望书中能够从基础的相图分析、热力学和动力学原理讲起，然后逐步深入到各种具体的生长技术。例如，对于不同温度、压力、气氛条件下的熔液生长，其机制有何差异？如何通过控制温度梯度、生长速度、坩埚材料等来影响晶体的宏观质量和微观结构？这些细节的讲解，对我理解实验现象、优化生长工艺至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧很精美，纸张质量也很好，拿在手里沉甸甸的，很有分量感。 Springer 出版的书籍一向以其严谨的学术态度和高质量的印刷而闻名，这本书也不例外。封面设计简洁大气，书名清晰，一看就知道是专业的学术著作。打开书页，墨色浓郁，排版疏朗，阅读起来十分舒适。虽然我还没有开始深入阅读，但仅从外观和触感上，就能感受到编者和出版方在细节上的用心。对于我这样一名对晶体生长技术感兴趣的读者来说，拥有一本这样制作精良的书籍，本身就是一种享受。我相信，这样一本高质量的实体书，在未来的学习和研究中，会成为我宝贵的参考资料。它的存在，不仅仅是知识的载体，更是一种对学术追求的致敬。我特别喜欢这种厚重感，翻阅的时候感觉很有仪式感，不像电子书那样轻易失去，每一页都承载着作者的心血和知识的精华。

评分☆☆☆☆☆

我一直以来对各种晶体材料的“诞生”过程都充满着好奇，尤其是那些具有特殊光学、电学或磁学性质的功能晶体。我曾尝试阅读过一些关于晶体生长的科普文章，但总觉得内容不够深入，无法满足我进一步探索的愿望。当我看到这本书的介绍时，我眼前一亮，尤其是“熔液法晶体生长技术”这个细分方向，让我觉得这是我一直在寻找的宝藏。我迫切地想知道，在这本书里，究竟是如何阐述熔液法的基本原理的？它与其他生长方法（例如气相法、溶液法）相比，有什么独特之处和优势？书中是否会深入探讨不同熔液体系（如氧化物熔体、卤化物熔体、金属熔体等）的特性，以及如何根据材料的性质选择合适的熔液？我特别期待能够了解到，在实际的晶体生长过程中，有哪些关键的技术瓶颈，以及科学家们是如何通过创新性的方法来克服这些挑战的。

评分☆☆☆☆☆

我一直对超材料和新型功能材料的制备技术充满好奇，特别是那些需要精细控制生长过程的材料。我之前也看过一些相关的综述文章和零散的文献，但总觉得不够系统，缺乏一个全面深入的视角。这本书的标题“熔液法晶体生长技术”立刻吸引了我，因为我了解到很多高性能晶体的制备都离不开熔液法。我尤其期待书中能详细介绍不同熔液体系的特点、各种生长方法的原理、关键工艺参数的控制以及可能遇到的挑战和解决方案。例如，对于一些高熔点、高活性的材料，如何在熔液中实现稳定、高质量的生长，一直是技术难点。书中是否有关于定向凝固、浮区法、坩埚法等具体技术的深入剖析，以及不同技术在特定材料体系中的应用案例，是我非常关注的。如果能有相关的实验数据和显微结构分析图，那就更完美了。

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