金属有机化合物气相外延基础及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陆大成，段树坤 著

图书标签:

• 金属有机化合物
• 气相外延
• MOCVD
• 半导体材料
• 薄膜生长
• 材料科学
• 化学气相沉积
• 晶体生长
• 电子材料
• 纳米材料

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030238450

版次：1

商品编码：11515632

包装：平装

丛书名： 半导体科学与技术丛书

开本：16开

出版时间：2009-05-01

用纸：胶版纸

页数：361

字数：457000

正文语种：中文

内容简介

　　《金属有机化合物气相外延基础及应用》共10章：第1章概述；第2章生长系统；第3章原材料；第4章MOVPE生长热力学和反应动力学；第5章MOVPE反应室内的输运现象与模型化；第6章MOVPE中的表面过程；第7章Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体的MOVPE生长；第8章Ⅱ—Ⅵ族族半导体的MOVPE生长；第9章低维结构的MOVPE生长；第10章MOVPE技术在器件方面的应用。
　　《金属有机化合物气相外延基础及应用》反映了国内外该研究领域的新进展，并附有大量的参考文献。在写作风格上，以大学高年级学生水平为出发点，突出物理内容，避免冗长公式，深入浅出。
　　《金属有机化合物气相外延基础及应用》是国内全面系统地介绍MOVPE的专著，从理论和实践两个方面分别论述了该技术的生长系统和原材料特性等实验基础、MOVPE生长热力学、化学反应动力学和输运现象等理论基础。在此基础上系统介绍了Ⅲ—Ⅴ族和Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体材料生长及其量子阱、量子点等低维结构的MOVPE生长，以及在光电器件和电子器件方面的应用。书中附有大量参考文献，以便读者进一步参考。
　　《金属有机化合物气相外延基础及应用》可供从事半导体科研和生产的科研人员、大专院校教师和研究生使用。

内页插图

目录

前言
第1章 绪论
1．1 外延生长
1．2 MOVPE概述
参考文献

第2章 MOVPE生长系统
2．1 MOVPE气体输运分系统
2．2 MOVPE生长反应室分系统
2．3 MOVPE尾气处理分系统
2．4 MOVPE生长控制装置分系统
2．5 MOVPE外延层生长的原位监测
参考文献

第3章 原材料
3．1 金属有机化合物源
3．2 氢化物源
参考文献

第4章 MOVPE的热力学分析
4．1 外延生长速度的限制机构
4．2 MOVPE生长的固溶体固相成分与气相成分关系
4．3 MOVPE生长相图与单凝聚相生长区
4．4 掺杂
参考文献

第5章 MOVPE化学反应动力学和质量输运
5．1 MOVPE化学反应动力学
5．2 MOVPE反应室内的输运现象与模型化
5．3 MOVPE化学反应-输运模型的应用
参考文献

第6章 MOVPE的表面过程
6．1 表面成核
6．2 外延生长模式
6．3 MOVPE环境下的表面再构
6．4 表面活性剂
参考文献

第7章 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的MOVPE生长
7．1 GaAs及其固溶体的MOVPE生长
7．2 InP、GaP及其有关化合物的MOVPE生长
7．3 锑化物的MOVPE生长
7．4 氮化物的MOVPE生长
7．5 选择外延生长和非平面衬底上的外延生长
7．6 Si、Ge上Ⅲ-Ⅴ族半导体的MOVPE生长
参考文献

第8章 Ⅱ-Ⅵ族半导体材料的MOVPE生长
8．1 ZnSe及其有关化合物的MOVPE生长
8．2 ZnO及其固溶体的MOVPE生长
8．3 HgCdTe的MOVPE生长
参考文献

第9章 低维半导体材料的MOVPE生长
9．1 量子阱结构的MOVPE生长
9．2 量子点和量子线结构的生长
参考文献

第10章 MOVPE技术在半导体器件方面的应用
10．1 发光二极管
10．2 激光器
10．3 太阳能电池
10．4 半导体光探测器
10．5 高电子迁移率场效应晶体管
10．6 异质结双极晶体管
10．7 光电集成电路
参考文献
后记

前言/序言

　　金属有机化合物气相外延（MOVPE）是20世纪60年代末期发展起来的利用金属有机化合物进行金属输运的一种化合物半导体气相外延新技术。在MOVPE发展之初就显现出制备多种化合物半导体和进行异质外延生长的优点。随着能带工程概念的提出，如何生长低维结构半导体材料和制造低维结构器件就成为研究的热点。MOVPE技术由于能在纳米尺度上精确控制外延层的厚度、组分、掺杂及异质结界面，所以其与分子束外延（MBE）技术一起成为制备化合物半导体异质结、低维结构材料的重要方法，推动了半导体物理学和材料科学的发展，以全新的概念改变了光、电器件的设计思想，为新一代性能更好的固态量子器件研制打下了基础。与MBE相比，MOVPE更适合于批量生产，现已成为生产光电器件的主要手段，并且也应用于高速电子器件的研制与生产中。
　　我国MOVPE技术的探索工作始于20世纪70年代中期，在国家自然科学研究基金、“863”计划、“973”计划等支持下，80年代逐渐在研究所和大学展开，90年代在国家多项产业化项目推动下，利用MOVPE制造的半导体激光器、高亮度发光管、太阳能电池和高速电子器件等都已实现产业化。当前我国的MOVPE事业正处在前所未有的快速发展期。然而，目前我国尚无论述MOVPE技术的专门著作。现有的散见于丛书或其他书中简单介绍MOVPE的篇章与MOVPE学科的发展和当前的实际需要十分不相称。适逢《半导体科学与技术丛书》出版之际，我们下决心将过去出版的有关MOVPE技术专题加以扩充，撰写一本比较全面系统论述MOVPE技术的专著。我们结合我国实际，力图反映国内外最新进展，以满足我国半导体科学技术发展的需要。
　　MOVPE技术涉及物理、化学等许多学科，是多项高技术的综合，它既属于材料科学，又是器件制造中的一个重要工艺。本书从理论和实践两方面加以论述。全书分四部分：相关的实验基础、理论基础、具体材料生长和在器件方面的应用。在相关的实验基础上，对MOVPE设备、原材料进行了比较全面的评述。在生长机理方面，不仅讨论了热力学、动力学和流体力学模型，也介绍了实验研究方法。在具体材料生长方面分层次地论述了单层、异质结和低维结构。在器件方面的应用也作了介绍。本书力求突出物理内容，避免冗长公式，深入浅出，我们希望本书对广大科技工作者、研究生和高年级本科生能有切实的帮助。

《金属有机化合物气相外延基础及应用》 本书深入探讨了金属有机化合物气相外延（MOCVD）技术的核心原理、关键工艺以及在多个前沿领域的广泛应用。MOCVD作为一种至关重要的薄膜生长技术，在半导体、光电子、新能源和生物医药等领域扮演着不可或缺的角色。 第一部分：MOCVD基础理论 本部分将为您详细解析MOCVD的学科基础。首先，我们会从原子层面上剖析金属有机化合物（MO源）的化学性质，包括其挥发性、热稳定性、反应活性以及对生长环境的敏感性。这有助于理解MO源在生长过程中如何分解、迁移并最终组装成所需薄膜。 接着，本书将系统介绍MOCVD反应器的设计原理，涵盖横流式、立式等主流反应器构型，并分析其在传质、传热、反应均匀性等方面的优缺点。我们将深入探讨反应器内的气体动力学，包括前驱体气流分布、反应物扩散、壁面输运以及对生长速率和薄膜形貌的影响。 此外，热力学与动力学分析在MOCVD过程中同样至关重要。本书将运用化学平衡原理和反应动力学模型，解释薄膜生长速率、晶体取向、组分分布以及表面形貌如何受到温度、压力、气体流量比和反应时间等参数的调控。我们将重点介绍影响薄膜质量的关键因素，如外延生长模式（两维层状生长、三维岛状生长）、表面迁移以及缺陷的形成机制。 第二部分：MOCVD工艺控制与优化 掌握MOCVD的工艺控制是实现高性能薄膜生长的关键。本书将详细阐述MOCVD过程中各项参数的精确控制策略。 温度控制： 深入分析衬底温度、反应腔温度以及MO源温度对薄膜生长机制和性能的影响。我们将探讨如何通过优化加热方式、热电偶布局以及 PID 控制算法来实现亚摄氏度的精确温度控制。 压力控制： 介绍MOCVD反应器在不同压力下的运行模式（低压、常压、高压），以及压力变化对气体动力学、前驱体分解和薄膜成核的影响。 气体流量与配比控制： 重点讲解MO源、载气、反应气（如NH3, PH3, AsH3）等气体的精确计量与混合技术，以及气体流量配比对薄膜组分、掺杂浓度和生长速率的直接影响。 衬底准备与表面处理： 强调高质量MOCVD生长的起点在于优异的衬底。本书将介绍不同衬底材料（如Si, GaAs, GaN, Al2O3）的清洗、抛光、剥离以及表面钝化等预处理技术，以确保后续外延层的均匀、无缺陷生长。 在线监测与反馈控制： 介绍原位表征技术，如反射光谱（RHEED）、红外光谱（FTIR）、质量流量计（QMS）等在MOCVD过程中的应用，以及如何利用这些实时数据进行反馈控制，动态优化生长参数，从而提高生长效率和薄膜质量。 第三部分：MOCVD在关键领域的应用 MOCVD技术的进步直接推动了众多高科技领域的飞速发展。本书将聚焦MOCVD在以下关键领域的具体应用： 半导体器件： 集成电路（IC）： 介绍MOCVD在制造高性能CMOS器件、功率器件（如GaN HEMT、SiC MOSFET）等中的关键作用，例如制备高质量的栅介质层、沟道层和绝缘层。 光电器件： 详细阐述MOCVD在LED、LD（激光二极管）、光探测器、光调制器等光电子器件中的应用。特别关注III-V族化合物半导体（如GaAs, InP, GaN）薄膜的生长，用于实现不同波段的发光和探测。 光电子学与通信： 光纤通信： MOCVD是制造高功率激光器、光电探测器和光开关等关键器件的基石，为高速信息传输提供支持。 光显示： 探讨MOCVD在制造MicroLED、OLED等新型显示技术中的应用，实现高亮度、高分辨率和宽色域的显示效果。 新能源技术： 太阳能电池： 介绍MOCVD在制备高效薄膜太阳能电池（如CIGS、CdTe、III-V族多结太阳能电池）中的应用，以及如何通过精确控制薄膜的组分和结构来提升光电转换效率。 固态照明： 深入分析GaN基LED的MOCVD生长技术，探讨如何通过优化生长参数实现高亮度、高效率和长寿命的发光器件。 其他新兴应用： 传感器： 介绍MOCVD在制备高性能气体传感器、生物传感器以及微电子机械系统（MEMS）中的应用。 先进功能材料： 探讨MOCVD在制备二维材料（如MXenes）、超晶格结构、拓扑材料等前沿材料方面的潜力。 本书特色： 体系完整： 从基础原理到前沿应用，构建MOCVD技术完整的知识体系。 深度解析： 对关键工艺参数、物理化学过程进行深入剖析，揭示其背后的科学机制。 实践导向： 结合大量实际工程案例，提供可操作的工艺优化建议。 前瞻视野： 关注MOCVD技术在未来新兴领域的潜在发展方向。 本书适合于从事半导体、光电子、材料科学、微电子工程等领域的研究人员、工程师、研究生以及对MOCVD技术感兴趣的专业人士阅读。通过阅读本书，读者将能够系统掌握MOCVD的核心技术，并将其应用于实际的科研和生产实践中。

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我最近在研究一种新型的薄膜制备技术，希望能够利用它来开发下一代光电器件。市面上相关的书籍不少，但很多要么过于理论化，要么又过于偏重某一个具体应用，缺乏系统性的指导。当我看到《金属有机化合物气相外延基础及应用》这本书时，眼前一亮。标题中的“气相外延”（Vapor Phase Epitaxy, VPE）是关键，它意味着这本书不仅仅是关于金属有机化合物的理论介绍，更是关于如何利用这些化合物通过一种高度可控的方式来生长高质量薄膜的技术。我尤其关注“基础”二字，这意味着它应该会从最根本的原理讲起，包括金属有机化合物的分类、结构特点，以及它们在气相中的化学行为，比如热稳定性、反应活性等。更重要的是，我非常想了解它们是如何作为前驱体在气相外延过程中起作用的。例如，不同的金属有机化合物在分解温度、分解产物、反应活性等方面有何差异？这些差异又如何影响最终薄膜的成分、结晶度、形貌以及电子和光学性能？书中是否会详细介绍不同类型金属有机化合物（如烷基类、酰胺类、羰基类等）在VPE过程中的应用特点和优缺点？我期待书中能够提供详实的化学反应机理分析，并辅以实际的实验案例，帮助读者理解理论与实践之间的联系。

评分☆☆☆☆☆

我长期以来一直对纳米材料的制备工艺非常感兴趣，尤其是在电子、光学和催化领域具有重要应用潜力的薄膜材料。这本书的标题《金属有机化合物气相外延基础及应用》立刻吸引了我的注意，因为它涉及了两个我非常关注的关键领域：金属有机化合物，以及一种高度精确的薄膜生长技术——气相外延。我特别期待书中能够深入阐述金属有机化合物作为气相外延前驱体的独特优势和挑战。例如，为什么这类化合物在制备某些特定的薄膜材料（如III-V族半导体、氧化物薄膜等）时是不可替代的？它们在化学结构、稳定性、挥发性等方面有哪些考量因素？在气相外延过程中，这些化合物如何被有效输送、活化并最终在衬底上进行精确沉积？我对书中“基础”部分的讲解寄予厚望，希望它能详细介绍金属有机化合物的分类、合成方法、化学键合特性，以及它们在热力学和动力学方面的行为。此外，我也非常想了解气相外延的基本原理，包括反应器设计、工艺参数控制（温度、压力、气氛等）如何影响薄膜的生长过程，以及金属有机化合物的选择如何决定了最终薄膜的性质。

评分☆☆☆☆☆

在我日常的工作和学习中，我常常需要深入了解各种材料的制备方法，尤其是那些能够实现高精度、高性能薄膜生长的技术。《金属有机化合物气相外延基础及应用》这本书的标题，精准地抓住了我目前最关心的两个方面：一是“金属有机化合物”作为重要的前驱体材料，二是“气相外延”这一核心的薄膜生长技术。我非常期待这本书能为我提供一个坚实可靠的“基础”理论框架。这意味着我希望能从书中清晰地了解到，金属有机化合物的化学结构、物理性质（如蒸汽压、分解温度）是如何决定它们在气相外延过程中的表现的。例如，它们在高温或等离子体环境下会发生怎样的化学分解？分解产物如何与衬底表面相互作用？是否存在选择性化学反应，以实现特定元素的精准沉积？我尤其看重书中对于反应机理的深入分析，希望能看到详尽的化学反应方程式、自由能变化图，以及相关动力学模型的阐述，从而理解为何特定的金属有机化合物组合能够生长出具有特定晶体结构、成分和掺杂浓度的薄膜。

评分☆☆☆☆☆

随着科技的飞速发展，对高性能功能材料的需求日益增长，而薄膜材料在其中扮演着至关重要的角色。这本书的标题《金属有机化合物气相外延基础及应用》正是我一直在寻找的宝藏。它清晰地指出了研究的核心——利用金属有机化合物通过气相外延这一精密技术来构建先进材料。我对书中关于“基础”部分的深入阐述尤为期待。我希望能从中理解金属有机化合物的化学本质，例如，不同金属与有机配体之间的键合强度、配体的空间位阻效应等，这些因素如何影响化合物的挥发性、热稳定性以及在气相中的分解行为？在气相外延反应器内，这些前驱体是如何被精确控制输送，并发生预期的化学反应？书中是否会提供详细的反应机理分析，包括可能的中间产物、反应路径以及副反应的抑制方法？我渴望获得一套能够指导我理解和优化金属有机化合物在VPE过程中化学行为的理论工具。同时，“应用”部分也让我充满期待，希望它能展示该技术在半导体、光电子、催化等领域的广泛前景，并通过具体的案例研究，让我看到理论如何转化为实际的科技成果。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，直观地传递了其核心内容——聚焦于“金属有机化合物”这一重要物质类别，并深入探讨其在“气相外延”这一关键制造工艺中的“基础”原理与广泛“应用”。我一直以来都在为我的研究项目寻找一本能够系统性地梳理金属有机化学与薄膜生长技术之间联系的著作，这本书无疑是我的首选目标。我对“基础”部分的深入程度尤为关注，因为它直接关系到我是否能真正理解金属有机化合物在VPE过程中扮演的具体角色。我希望书中能够详细阐述各种金属有机化合物的结构-性质关系，例如，金属中心与有机配体之间的键合方式如何影响其热稳定性、挥发性和分解途径？在气相外延反应器内，这些前驱体会经历哪些复杂的化学转化？是否会涉及反应动力学、热力学以及化学吸附等过程的详细分析？同时，我也非常好奇书中对“气相外延”技术本身的介绍。VPE的原理是什么？它与MOCVD（金属有机化学气相沉积）等其他气相外延技术有何异同？在实际操作中，有哪些关键的工艺参数（如温度、压力、气体流速、前驱体浓度比等）对薄膜的生长至关重要，而这些参数又如何与所使用的金属有机化合物的性质相互关联？我渴望从中获得一种能够指导我进行实验设计和工艺优化的理论框架。

评分☆☆☆☆☆

作为一名致力于研发新型半导体材料的工程师，我深知精确控制材料生长过程的重要性。而“气相外延”正是实现这一目标的核心技术之一。这本书的标题——《金属有机化合物气相外延基础及应用》——恰恰点出了我研究中最关键的两点：金属有机化合物作为前驱体，以及它们在气相外延过程中的应用。我非常期待书中能够详细介绍不同种类的金属有机化合物，它们各自的化学结构、物理性质，特别是它们的挥发性、热稳定性以及在气相中的分解行为。更重要的是，我希望书中能够深入剖析这些化合物是如何被引入气相外延反应器，以及在高温或等离子体作用下，它们会发生怎样的化学反应，并最终在衬底表面形成高质量的、具有特定晶体结构和化学成分的薄膜。例如，书中是否会探讨不同前驱体组合对薄膜成分、掺杂水平、缺陷密度以及界面质量的影响？我特别关注书中关于“基础”部分的讲解，希望能从中了解到金属有机化学在理解和优化VPE过程中的理论支撑。比如，金属中心与配体之间的相互作用，以及这些相互作用如何影响前驱体的反应活性和选择性。

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我对材料科学领域，尤其是涉及精密制造和新材料开发的议题，一直保持着高度的兴趣。因此，当看到《金属有机化合物气相外延基础及应用》这本书的标题时，我便被其所吸引。标题中的“金属有机化合物”代表了一类功能多样、应用广泛的物质，而“气相外延”则是一种能够实现原子级别精确控制的薄膜生长技术。这本书将这两者结合，并强调了“基础”与“应用”，这正是我所追求的系统性知识。我非常期待书中能够深入讲解金属有机化合物在气相外延过程中的“基础”原理。这包括但不限于：不同金属有机化合物的结构特点、化学键合方式如何影响其在气相中的稳定性、挥发性以及分解途径？在气相外延反应器中，这些前驱体会经历哪些关键的化学反应步骤？反应动力学和热力学是如何影响薄膜的生长速率和质量的？我希望书中能够提供详实的理论推导和实验数据支持，帮助我构建对这些过程的深刻理解。同时，我也对“应用”部分充满期待，希望能了解到金属有机化合物通过气相外延技术在各个领域所取得的突破性进展，例如在光电器件、催化剂、传感器等领域的最新研究成果，以及这些应用是如何实现并不断优化的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引人，那种深邃的蓝色调，点缀着仿佛星辰般闪耀的分子结构图，一眼就能感受到其中蕴含的科技感与严谨性。我一直对化学领域，特别是前沿材料科学充满好奇，而“金属有机化合物”这个词组本身就自带一种神秘而强大的光环，它预示着一种可以将金属的独特性质与有机物的多样性巧妙结合的强大物质体系。这本书的标题，特别是“气相外延基础及应用”这几个字，则直接指明了它所探讨的核心技术——一种在原子层面精确控制材料生长的工艺，这简直是现代半导体和纳米技术发展的基石。我个人在学习过程中，常常会遇到一些概念上的瓶颈，例如某些材料为何会呈现出特定的电子或光学特性，其背后的微观机制是什么，以及如何才能对其进行精确调控以满足特定应用的需求。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往这些解答的大门。我特别期待书中对于“基础”部分的阐述，这部分往往是理解一切应用的关键。我希望它能深入浅出地讲解金属有机化合物的结构、性质、合成方法，以及最重要的，它们在气相外延过程中的行为。例如，不同的金属有机前驱体在特定温度和压力下会如何分解？分解产物又如何与衬底表面发生相互作用，形成有序的薄膜？这些过程的动力学和热力学原理是什么？书中是否会通过大量的图示和实验数据来辅助理解？我一直相信，扎实的基础理论是突破性创新的源泉，而这本书的标题表明它正是致力于构建这样的坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题， 《金属有机化合物气相外延基础及应用》，就像一个精心设计的路线图，指引着我深入探索一个既基础又前沿的材料科学领域。我一直对如何“从原子层面精确构建材料”这个概念着迷，而“气相外延”正是实现这一目标的关键技术之一。这本书将“金属有机化合物”这一物质类别与“气相外延”这一工艺方法相结合，这让我看到了巨大的潜力。我非常希望书中能够深入剖析金属有机化合物在气相外延过程中的“基础”作用。这意味着我期待看到关于这些化合物的化学结构、物理性质（如挥发性、热稳定性）以及它们在不同反应条件下的分解机制的详细解释。例如，为何某些金属有机化合物比其他化合物更适合作为特定薄膜生长的源？它们在反应器中的化学行为是怎样的？是否存在需要避免的副反应？书中是否会提供详细的化学反应方程式和机理分析，帮助读者理解其微观过程？我同样看重“应用”部分，希望它能展示金属有机化合物通过气相外延技术所催生的各种先进材料和器件，比如在LED、太阳能电池、传感器等领域的实际应用案例，并分析这些应用是如何得益于金属有机化合物的独特性能和气相外延的精确控制。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，一本优秀的技术书籍，其价值不仅在于信息的传达，更在于它能否构建起一套清晰的知识体系，帮助读者理解事物的内在联系。《金属有机化合物气相外延基础及应用》的标题就给我这样的感觉。它清晰地指明了研究对象（金属有机化合物）和研究方法（气相外延），并将两者紧密联系起来，探讨其“基础”与“应用”。我尤其期待书中对“基础”部分的深入阐述。这意味着我希望能在这本书中找到关于金属有机化合物的化学本质的详细解答。例如，金属与有机配体之间的化学键是如何形成的？这种键合方式又如何影响化合物的稳定性、挥发性以及在高温下的分解行为？在气相外延的反应器环境中，这些前驱体是如何被激活并发生化学反应的？反应机理是怎样的？是否存在副反应？以及如何通过选择合适的金属有机化合物来控制这些反应过程？我对书中是否会提供详尽的化学反应方程式、能量图以及反应动力学模型分析抱有很高的期望。同时，对于“应用”部分，我也希望它能涵盖金属有机化合物在气相外延领域广泛的应用实例，例如在半导体、催化剂、光学器件等方面的最新研究进展，并分析这些应用背后的科学原理。