Springer手册精选系列·晶体生长手册（第4册）：蒸发及外延法晶体生长技术（影印版） [Springer Handbook 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
• 蒸发法
• 外延法
• 半导体材料
• 材料科学
• Springer手册
• 精选系列
• 影印版
• 物理学
• 化学

出版社： 哈尔滨工程大学出版社

ISBN：9787560338699

版次：1

商品编码：11179563

包装：平装

丛书名： Springer手册精选系列

外文名称：Springer Handbook Crystal Growth

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：417

正文语种：英文

内容简介

　　《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第4册）：蒸发及外延法晶体生长技术（影印版）》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。

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
PartD 晶体的气相生长
23 SiC晶体的生长与表征
23.1 SiC-背景与历史
23.2 气相生长
23.3 高温溶液生长
23.4 籽晶升华的产业化体材料生长
23.5 结构缺陷及其构造
23.6 结语
参考文献

24 物理气相传输法生长体材料AIN晶体
24.1 物理气相传输法晶体生长
24.2 高温材料兼容
24.3 AIN体材料晶体的自籽晶生长
24.4 AIN体材料晶体的籽晶生长
24.5 高质量晶体表征
24.6 结论与展望
参考文献

25 单晶有机半导体的生长
25.1 基础
25.2 成核与晶体生长理论
25.3 对半导体单晶有机材料的兴趣
25.4 提纯预生长
25.5 晶体生长
25.6 有机半导体单晶的质量
25.7 有机单晶场效应晶体管
25.8 结论
参考文献

26 卤化物气相外延生长Ⅲ族氮化物
26.1 生长化学和热力学
26.2 HVPE生长设备
26.3 体材料GaN的生长衬底和模版
26.4 衬底除去技术
26.5 HVPE中GaN的掺杂方法
26.6 缺陷密度、位错和残留杂质
26.7 HVPE生长的体材料GaN的一些重要性能
26.8 通过HVPE生长AIN:一些初步的结论
26.9 通过HVPE生长InN:一些初步的结论
参考文献

27 半导体单晶的气相生长
27.1 气相生长分类
27.2 化学气相传输——传输动力学
27.3 热力学讨论
27.4 CVT法Ⅱ-Ⅵ化合物半导体的生长
27.5 纳米材料的气相生长
27.6Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ，化合物生长
27.7 VPE法生长氮化镓
27.8 结论
参考文献

PartE 外延生长和薄膜
28化学气相沉积的碳化硅外延生长
28.1 碳化硅极化类型
28.2 碳化硅的缺陷
28.3 碳化硅外延生长
28.4 图形衬底上的外延生长
28.5 结论
参考文献

29 半导体的液相电外延
29.1 背景
29.2 早期理论和模型的研究
……
30 半导体的外延横向增生
31 新材料的液相外延
32 分子束外延的HgCdTe生长
33 稀释氮化物的金属有机物气相外延和砷化物量子点
34 锗硅异质结的形成及其特性
35 脉冲激光的等离子能量和脉冲电子淀积

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。

精选系列：晶体生长技术前沿探讨 主题： 晶体生长、材料科学、固态物理 核心内容概述： 本书精选了近年来晶体生长领域中具有突破性进展和应用前景的研究成果，涵盖了从基础理论到先进实验技术的多个维度。重点关注了非平衡态晶体生长、复杂晶体结构的可控构筑、新型功能材料的晶体生长方法及其性能表征。本书旨在为晶体生长领域的研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且具有前瞻性的参考指南。 第一部分：晶体生长基础理论与新视角 本部分深入探讨了晶体生长的热力学与动力学基础，并引入了当前材料科学领域关注的前沿理论视角。 1. 晶体成核与生长动力学： 详述了经典成核理论在现代晶体生长过程中的局限性，重点分析了非经典成核机制，如团簇诱导成核、模板辅助成核等。对界面扩散、步进动力学以及缺陷引入机制进行了详细的数学模型建构与实验验证。讨论了生长速率、形貌演化与环境参数（如温度梯度、压力波动）之间的复杂非线性关系。 2. 缺陷工程与晶体质量调控： 晶体中的点缺陷、线缺陷和面缺陷是决定材料宏观性能的关键因素。本章聚焦于如何通过精确控制生长条件（如组分过饱和度、冷却速率）来主动调控缺陷的类型和浓度。介绍了先进的缺陷捕获与消除技术，例如在生长过程中引入特定杂质进行缺陷钝化，以及利用高分辨电子显微镜技术对生长界面缺陷进行实时或准实时监测。特别探讨了针对半导体、氧化物和金属间化合物中关键缺陷（如空位、间隙原子、位错环）的控制策略。 3. 界面物理与非平衡态生长： 晶体生长实质上是一个界面过程。本部分深入剖析了固-液、固-气界面在微观层面的相互作用。讨论了界面能的各向异性对晶体生长取向的影响，以及在快速生长速率下可能出现的非稳态界面失稳现象，如枝晶生长和Dendrite形成。引入了密度泛函理论（DFT）计算在预测界面能和原子吸附位点方面的应用，从而指导生长条件的优化。 第二部分：先进晶体生长技术：从溶液到熔体 本部分侧重于介绍和比较当前主流及新兴的晶体生长技术，着重于其对特定材料体系的适用性和局限性。 1. 溶液法生长：从水热到熔剂法： 水热/溶剂热生长： 详细阐述了超临界流体（水或有机溶剂）作为生长介质的优势，尤其适用于难以熔融或易分解的材料，如铁电材料、压电晶体和某些金属氧化物。重点讨论了反应釜的设计、压力和温度的精确控制，以及成核剂的选择对晶体形貌和尺寸的影响。 熔剂法生长： 深入分析了熔剂的选择标准（如溶解度曲线的陡峭程度、与溶质的化学惰性），并比较了冷却法、溶剂蒸发法和真空冷却法在制备高纯度、大尺寸单晶方面的技术差异。关注了熔剂残留物的去除技术及其对最终晶体性能的影响。 2. 熔体生长技术：升级与创新： 提拉法（Czochralski, CZ）和区熔法（Floating Zone, FZ）： 尽管是经典技术，但本书着重介绍其在现代半导体和光电材料生长中的最新改进，如磁场辅助CZ（MCZ）以抑制对流和提高组分均匀性；引入在线光学诊断技术以实时监测晶体-熔体界面的状态。对FZ技术在制备超高纯度硅、锗和某些窄带隙半导体方面的最新应用进行了专题讨论。 冷壁技术（Cold Crucible Techniques）： 针对高熔点、高反应活性的材料（如难熔金属、陶瓷材料），详细介绍了电子束熔炼、电磁悬浮熔炼的技术细节，强调了真空环境、杂质控制和坩埚壁效应的消除对于获得高质量晶体的关键作用。 第三部分：薄膜与异质结构生长：界面控制的艺术 本部分聚焦于利用气相沉积和外延技术制备晶体薄膜，实现对异质结构和超晶格的精准构筑。 1. 气相外延技术（Vapor Phase Epitaxy, VPE）： 分子束外延（MBE）与化学气相沉积（CVD）： 详细对比了MBE（高真空、原子层控制）和CVD（高通量、可扩展性强）在III-V族、II-VI族半导体以及氮化物（GaN, AlN）生长中的应用。重点分析了等离子体辅助VPE（PA-VPE）在低温或高生长速率下保持晶体质量的机制。 原子层沉积（ALD）： 尽管传统上用于薄膜，但ALD在构筑具有高度周期性、精确厚度控制的超薄晶体层方面展现出巨大潜力。本章讨论了ALD在制备应变薄膜和拓扑绝缘体界面方面的最新进展。 2. 反应性沉积与溶液外延： 激光辅助外延（PLD）： 阐述了PLD利用高能激光束烧蚀靶材，形成等离子体羽流并在基底上沉积晶体的过程。讨论了脉冲宽度、能量密度和背景气体压力对薄膜化学计量比和晶体取向性的影响，尤其是在复杂氧化物（如高温超导薄膜）生长中的应用。 液相外延（LPE）： 重点讨论了LPE在制备特定光电器件（如激光二极管）中的优势，特别是其在低缺陷密度和高掺杂浓度控制方面的能力。 第四部分：先进功能材料的晶体生长实例 本部分通过具体的材料体系，展示了晶体生长技术在解决前沿科学问题中的实际应用。 1. 宽禁带半导体（GaN, SiC）的挑战与突破： 深入剖析了氮化物（如GaN）异质外延生长中面临的晶格失配导致的位错问题，以及如何通过缓冲层设计（如AlN/GaN超晶格结构）来有效阻挡位错向下传播，实现高质量LED和功率器件衬底的生长。 2. 钙钛矿与二维材料单晶的制备： 讨论了如何利用非传统方法（如受限溶液生长、机械剥离辅助的外延生长）来获得无晶界、高稳定性的钙钛矿单晶，以克服其在光电器件中的稳定性瓶颈。同时，探讨了范德华异质结中单层材料的受限外延生长技术。 3. 磁性与拓扑材料的界面控制： 针对马氏铁氧体、锰氧化物等强关联电子材料，探讨了如何通过精确控制氧化物界面处的电子结构重构（如维度效应、界面电荷转移）来诱导出新颖的磁性或电学特性。 结论与展望： 本书最后总结了当前晶体生长领域面临的主要挑战，包括高通量、自动化生长平台的建立，以及对生长过程的实时、无损表征技术的需求。展望了人工智能与机器学习在预测最佳生长窗口和优化生长参数方面的应用前景。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在工业界工作的工艺工程师，我一直致力于提升我们公司在薄膜沉积方面的技术水平。这本《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第4册）：蒸发及外延法晶体生长技术（影印版）》在我眼中，是一本极具实用价值的工具书。我们公司目前正在大力发展微电子和光电器件的生产线，而蒸发和外延技术是其中不可或缺的关键环节。这本书中关于不同蒸发和外延技术的工艺窗口、生长速率控制、薄膜均匀性以及表面粗糙度等方面的详细介绍，对于我们优化现有工艺、解决生产中遇到的瓶颈问题非常有帮助。我尤其看重书中关于如何选择合适的衬底、如何优化气体流量和温度分布以获得高质量外延层的具体指导。此外，书中还对各种生长设备的设计理念和优缺点进行了比较，这对于我们未来进行设备选型和技术升级提供了重要的参考信息。尽管是影印版，但其内容的实用性和前瞻性，无疑能帮助我们在激烈的市场竞争中保持技术优势。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚入门的材料科学研究生，我对这本《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第4册）：蒸发及外延法晶体生长技术（影印版）》充满了期待，尽管目前我还没有机会深入研读其中的每一页。我之所以选择这本书，是因为它在国际上享有盛誉， Springer Handbook系列一直是该领域的金标准。我的导师强烈推荐我阅读这本书，他认为书中关于蒸发和外延技术的阐述，是理解现代半导体和光电子器件制造流程的基础。我了解到，这本书涵盖了从基础的晶体生长原理到各种先进的生长技术，例如金属有机化学气相沉积（MOCVD）和原子层沉积（ALD）。我尤其对书中关于如何实现原子级精确控制薄膜厚度和成分的介绍感兴趣，这对于制备高性能的量子点和纳米线材料至关重要。虽然是影印版，但我相信其中蕴含的丰富信息和详实的图表，能够帮助我建立起对这些复杂技术的直观认识，并为我未来的实验研究打下坚实的基础。我迫不及待地想开始阅读，希望它能为我的研究生涯指明方向。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对材料科学充满好奇心的科技爱好者，平时喜欢阅读一些深入讲解科学原理的书籍。这本《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第4册）：蒸发及外延法晶体生长技术（影印版）》对我来说，更像是一扇通往微观世界神奇景象的窗户。虽然书中的一些专业术语我可能需要借助其他资料来理解，但它所描绘的晶体生长过程，那种通过精确控制原子和分子的运动来创造具有特定功能的材料的奇妙过程，深深地吸引着我。我了解到，书中详细介绍了如何利用加热和气流来“蒸发”物质，然后在另一个表面上“重新沉积”，最终形成整齐排列的原子结构。特别是关于外延生长，我仿佛看到了科学家们如同精密的建筑师，一层一层地“搭建”出具有特殊电子或光学性质的薄膜，就像在为未来的电子设备和新能源技术打下基础。即使是影印版，其详尽的图示和原理分析，也足以让我感受到科学研究的魅力和其背后蕴含的巨大力量。

评分☆☆☆☆☆

这本《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第4册）：蒸发及外延法晶体生长技术（影印版）》的出版，对于我这样一位长期在半导体材料领域摸爬滚打的研究者来说，简直是雪中送炭。我一直以来都在寻找关于高质量薄膜制备的权威参考资料，尤其是那些能够深入剖析蒸发和外延生长机理，并且提供实际操作指导的书籍。这本书的封面虽然是影印版，但它所蕴含的知识深度和广度，却是现代中文书籍难以比拟的。我尤其关注书中关于分子束外延（MBE）和化学气相沉积（CVD）的章节，它们详细阐述了不同生长模式的物理过程、影响因素以及如何通过精确控制工艺参数来获得具有特定晶体结构和电子特性的薄膜。例如，书中对量子阱、超晶格等复杂结构的生长控制细节描述得非常到位，这对于我正在进行的新型传感器件研发至关重要。此外，书中还提及了不同基底材料对薄膜生长质量的影响，以及表面形貌的演化规律，这些细节的梳理，能帮助我们避免很多不必要的实验弯路。虽然是影印版，但其学术价值毋庸置疑，它提供了一个非常扎实的理论基础，让我能更清晰地理解我们在实验室里遇到的各种现象，并更有针对性地进行优化。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在学术界从事了二十多年的固体物理学研究者，一直关注着晶体生长领域的前沿进展。这本《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第4册）：蒸发及外延法晶体生长技术（影印版）》对我而言，是一本不可多得的宝贵资料。我特别欣赏书中对各种生长方法的深入探讨，不仅仅是技术的罗列，更是对其背后物理机制的细致剖析。例如，书中关于外延生长过程中表面迁移、成核动力学以及缺陷形成机理的阐述，能够帮助我们更深刻地理解为什么会出现某些生长现象，以及如何通过调控生长条件来抑制或利用这些现象。书中对不同蒸发源（如电阻加热、电子束蒸发）的特性比较，以及不同气相前驱体（如金属有机化合物、卤化物）在CVD中的作用机制，都给出了非常清晰的解释。这些内容对于我正在进行的高温超导薄膜生长和氧化物电子器件研究，具有极高的参考价值。即使是影印版，其严谨的学术态度和详实的实验数据，仍然是我学习和研究的有力支撑。

评分☆☆☆☆☆

非常满意，五星

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外文，慢慢看。。。。

评分☆☆☆☆☆

不错的一本工具书，虽是影印版还不错

评分☆☆☆☆☆

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打折促销很合算，影印版，不错

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打折促销很合算，影印版，不错

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很好非常好，真是不错啊

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

这本书还好。看起来是正版的。就是太贵了，还要物流费。