传感材料与传感技术丛书·化学传感器：仿真与建模（第3卷·固态设备 上册 影印版） [Chemical Sensors：Simulation and Modeling. Volume 3：Solid-State Devices] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[摩尔] 科瑞特森科韦（Korotcenkov G.） 编

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• 化学传感器
• 固态设备
• 传感器技术
• 仿真
• 建模
• 材料科学
• 电子工程
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• 学术著作
• 传感材料

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560349046

版次：1

商品编码：11649855

包装：平装

丛书名： 传感材料与传感技术丛书

外文名称：Chemical Sensors：Simulation and Modeling. Volume 3：Solid-State Devices

开本：16开

出版时间：2015-01-01#

内容简介

　　This is the third of a new five-volume comprehensive reference work that provides computer simulation and modeling techniques in various fields of chemical sensing and the important applications for chemical sensing such as bulk and surface diffusion, adsorption, surface reactions, sintering, conductivity, mass transport, and interphase interactions.

作者简介

　　Ghenadii Korotcenkov, received his Ph.D. in Physics and Technology of Semiconductor Materials and Devices in 1976, and his Habilitate Degree (Dr.Sci.) in Physics and Mathematics of Semiconductors and Dielectrics in 1990. For a long time he was a leader of the scientific Gas Sensor Group and manager of various national and international scientific and engineering projects carried out in the Laboratory of Micro- and Optoelectronics, Technical University of Moldova. Currently, Dr. Korotcenkov is a research professor at the Gwangju Institute of Science and Technology, Republic of Korea.
　　Specialists from the former Soviet Union know Dr. Korotcenkov's research results in the field of study of Schottky barriers, MOS structures, native oxides, and photoreceivers based on Group IIIH-V compounds very well. His current research interests include materials science and surface science, focused on nanostructured metal oxides and solid-state gas sensor design. Dr. Korotcenkov is the author or editor of 11 books and special issues, 11 invited review papers, 17 book chapters, and more than 190 peer-reviewed articles. He holds 18 patents, and he has presented more than 200 reports at national and international conferences.
　　Dr. Korotcenkov's research activities have been honored by an Award of the Supreme Council of Science and Advanced Technology of the Republic of Moldova (2004), The Prize of the Presidents of the Ukrainian, Belarus, and Moldovan Academies of Sciences (2003), Senior Research Excellence Awards from the Technical University of Moldova (2001, 2003, 2005), a fellowship from the International Research Exchange Board (1998), and the National Youth Prize of the Republic of Moldova (1980), among others.

内页插图

目录

PREFACE
ABOUT THE EDITOR
CONTRIBUTORS
1 MOLECULAR MODELING: APPLICATION TO HYDROGEN INTERACTION WITH CARBON-SUPPORTED TRANSITION METAL SYSTEMS
1 Introduction
2 Molecular Modeling Methods
2.1 Molecular Mechanics
2.2 Electronic Structure Theory
2.3 Density Functional Theory
2.4 Plane-Wave Pseudo-Potential Methods
2.5 Optimization Techniques
3 Modeling Hydrogen Interaction with Doped Transition Metal Carbon Materials Using Car-Parrinello Molecular Dynamics and Metadynamics
3.1 Dissociative Chemisorption
3.2 Spillover and Migration of Hydrogen
4 Summary
References

2 SURFACE MODIFICATION OF DIAMOND FOR CHEMICAL SENSOR APPLICATIONS: SIMULATION AND MODELING
Introduction
2 Factors Influencing Surface Reactivity
3 Diamond as a Sensor Material
3.1 Background
3.2 Electrochemical Properties of Diamond Surfaces
4 Theory and Methodology
4.1 Density Functional Theory
4.2 Force-Field Methods
5 Diamond Surface Chemistry
5.1 Electron Transfer from an H-Terminated Diamond (100) Surface to an Atmospheric Water Adlayer; a Quantum Mechanical Study
5.2 Effect of Partial Termination with Oxygen-Contairung Species on the Electron-Transfer Processes
5.3 The Energetic Possibility to Completely Oxygen-Terminate a Diamond Surface
5.4 Effect on Electron-Transfer Processes of Complete Termination with Oxygen-Containing Species
5.5 Biosensing
5.6 Simulation of the Pluronic F108 Adsorption Layer on
F-, H-, O-, and OH-Terminated NCD Surfaces
References

3 GENERAL APPROACH TO DESIGN AND MODELING OF NANOSTRUCTURE- MODIFIED SEMICONDUCTOR AND NANOWIRE INTERFACES FOR SENSOR AND MICROREACTOR APPLICATIONS
1 Introduction: The IHSAB Model for Porous Silicon Sensors and Microreactors
2 The Interface on Extrinsic Semiconductors
3 The IHSAB Concept as the Basis for Nanostructure-Directed Physisorption (Electron Transduction) at Sensor Interfaces
4 The Extrinsic Semiconductor Framework
5 Physisorption (Electron Transduction) and the Response of a Nanostructure-Modified Sensor Platform
6 The Underlying IHSAB Principle
7 Application to Nanowire Configurations
8 Application to Additional Semiconductors

4 DETECTION MECHANISMS AND PHYSICO-CHEMICAL MODELS OF SOLID-STATE HUMIDITY SENSORS
5 THE SENSING MECHANISM AND RESPONSE SIMULATION OF THE MIS HYDROGEN SENSOR
INDEX

前言/序言

《现代材料科学导论：从原子到宏观性能》 内容简介 本书是一部全面深入的教材，旨在为材料科学、化学工程、物理学以及相关工程学科的学生和研究人员提供一个坚实的理论基础和前沿的视角。全书围绕现代材料的结构、性能、制备及应用这四大核心要素展开，系统性地阐述了从原子尺度到宏观尺度的材料行为规律。全书共分为五大部分，涵盖了从基础理论到尖端研究的多个关键领域，力求构建一个完整且逻辑清晰的知识体系。 第一部分：材料科学基础与结构 本部分首先回顾了凝聚态物理和化学键合的基础知识，为理解材料的微观结构奠定了基石。重点介绍了晶体结构理论，包括晶格、晶带、晶面指数的确定，以及非晶态和微晶态结构的特点。随后深入探讨了材料的微观缺陷理论，包括点缺陷（如空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成、运动及其对材料宏观性能的决定性影响。特别强调了X射线衍射、透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）等现代表征技术在结构分析中的应用原理和数据解读方法。 第二部分：热力学与动力学基础 材料的相变和稳定性是理解其性能的基础。本部分详细阐述了材料的热力学原理，包括相图的构建与解析、吉布斯自由能的计算以及化学势在多组分体系中的应用。着重分析了扩散现象，讨论了菲克定律在固态和液态材料中的适用性，并结合温度梯度、电场等外场对扩散行为的调控。通过对热力学驱动力和动力学速率的系统分析，读者将能够预测和理解材料在不同热处理过程中的演变规律。 第三部分：结构与性能的关联：机械性能 机械性能是材料应用中最常关注的方面之一。本章聚焦于金属、陶瓷和聚合物的力学行为。详细讲解了弹性形变、塑性形变（位错滑移和孪生）、应力松弛和蠕变等基本概念。引入了断裂力学理论，包括应力强度因子、裂纹扩展的能量判据（如G值和J积分），并对比分析了韧性断裂和脆性断裂的机制。此外，还探讨了复合材料和纳米结构材料在机械性能优化方面的最新进展，特别是晶界工程对强韧性的协同提升作用。 第四部分：功能材料的电、磁、光性能 随着信息技术和能源科学的发展，功能材料的研究占据了核心地位。本部分系统地介绍了电子导电性、半导体物理和介电性能。深入剖析了能带理论在解释导体、半导体和绝缘体导电差异中的作用，并讨论了掺杂对半导体电学特性的调控。在磁性方面，阐述了磁畴、磁化过程以及软磁和硬磁材料的微观机制，并介绍了磁记录和磁屏蔽应用。光学性质方面，涵盖了光的吸收、发射、散射机制，重点介绍了透明材料、光电导材料以及光纤通信中的关键材料特性。 第五部分：先进材料的制备与应用前沿 本部分将理论知识与实际应用相结合，探讨了当前备受关注的几类先进材料的制备技术和未来发展方向。 1. 先进陶瓷与生物材料： 介绍了粉末冶金、烧结工艺，以及氧化物、非氧化物陶瓷的制备。在生物材料领域，探讨了生物相容性、可降解性以及骨组织工程中使用的陶瓷和高分子材料。 2. 聚合物科学： 涵盖了聚合物的合成方法（逐步聚合与连锁聚合）、分子量表征以及粘弹性行为。重点分析了工程塑料和特种弹性体的结构设计原理。 3. 能源材料： 深入讨论了锂离子电池中的电极材料（正极、负极）和电解质材料，分析了其循环稳定性和能量密度的限制因素。同时介绍了燃料电池和太阳能电池（光伏材料）的关键挑战。 4. 纳米材料与界面工程： 阐述了量子限域效应，介绍了碳纳米管、石墨烯、量子点等纳米结构的合成方法。特别强调了材料界面（如薄膜/基底界面、颗粒/基体界面）在调控材料整体性能中的关键作用。 本书的编写风格严谨而清晰，大量的插图、表格和例题贯穿始终，旨在帮助读者建立清晰的物理图像。通过对材料科学核心原理的深入挖掘和对前沿技术的广泛覆盖，本书不仅能作为本科高年级和研究生阶段的标准教材，也是材料研发工程师和科研人员的宝贵参考资料。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在材料合成领域摸爬滚打的研究者，我更关注的是微观尺度上的结构-性能关系。这本“固态设备”的上册在这一点上表现得尤为出色。书中对薄膜沉积过程中的晶界效应和缺陷态的密度分布进行了详尽的讨论，并且将这些微观参数直接关联到了宏观的电流-电压特性曲线上。这种跨尺度的耦合分析，极大地拓宽了我对传感器器件性能瓶颈的认识。我记得有一章节专门讨论了掺杂浓度对载流子迁移率的影响，作者利用有限元分析（FEA）的方法展示了电场在器件内部的非均匀分布，这对于我们优化电极几何结构提供了非常直观的视觉指导。读完这部分内容后，我立即着手调整了我们最新一代传感器的电极间距和宽度，实践证明，模型的预测能力非常精准，直接帮助我们避免了大量的试错性实验。可以说，这本书提供了超越实验观察的“虚拟实验室”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，引进版书籍在翻译质量上常常令人担忧，但这本影印版（尤其是针对复杂的专业术语）处理得非常到位，虽然保留了原文结构，但其清晰度和术语的规范性，完全达到了专业阅读的标准。我最想强调的是它在“可靠性评估”方面的处理方式。在当前的产业趋势下，传感器不仅要求高灵敏度，更要求长期稳定运行。书中关于老化效应和热应力分析的部分，采用了多物理场耦合的建模思路，这对评估传感器在极端工作环境下的寿命预测至关重要。我过去尝试用经验公式来估算寿命，效果时好时坏，但通过书中提供的物理模型，我得以建立起一个更具鲁棒性的寿命预测框架。对于需要将研发成果快速推向工业应用的项目来说，这种系统性的可靠性建模方法，是区分前沿研究和成熟产品的关键所在。它不仅仅是告诉我们“如何做”，更是在教我们“如何保证它能持续工作”。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大感受是其对“全流程仿真”的野心与实现度。它不是孤立地看待某一个元件，而是试图将整个传感器系统——从吸附气体分子到电荷收集层的整个信号通路——纳入一个统一的计算框架内。这种系统性的方法论，使得阅读体验非常连贯，避免了传统参考资料中知识点之间的割裂感。特别是关于界面电荷转移机制的量化分析，它甚至涉及到了量子化学计算的结果作为输入参数，这对于追求极限性能的研发团队来说，无疑是打开了一扇新的大门。它鼓励读者不仅仅是应用现有的软件工具，更是要理解工具背后的物理和化学基础，从而能够根据具体需求定制或改进仿真算法。对于有志于在传感技术领域进行原创性突破的后来者而言，这本书提供的理论基石和仿真范例，是极其宝贵的第一手资料，它无疑是当前该领域内综合性和深度俱佳的参考书之一。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计确实很吸引人，那种深沉的蓝色调配上银灰色的字体，一下子就给人一种专业、严谨的感觉。我是在寻找关于新型传感材料如何突破传统器件限制的资料时偶然发现它的，当时就被“仿真与建模”这个副标题吸引了。坦白说，我一开始对“固态设备”这个方向的理解还停留在比较宏观的层面，但翻开目录后，我发现它简直是为那些希望深入理解传感器工作机理的工程师和研究人员量身定制的宝典。它没有过多地停留在基础的化学反应介绍上，而是直接切入了半导体物理、界面效应以及电荷传输等核心议题。特别是其中关于特定金属氧化物半导体薄膜在不同气氛下的能带结构变化模拟部分，讲解得极其透彻，即便是相对复杂的数学推导，作者也力求用清晰的图表和实例来辅助说明，这对于我们这些偏应用研究的同行来说，简直是雪中送炭，能极大地加速我们从理论到实际应用的转化过程。那种将理论深度与工程实用性完美结合的平衡感，是许多同类书籍难以企及的。

评分☆☆☆☆☆

我对这类偏重理论深度的书籍通常抱持一种谨慎的期待，毕竟很多技术手册读起来就像是在啃干巴巴的教科书，晦涩难懂。然而，这套丛书（特别是这本关于固态设备的上册）在叙事逻辑上展现出一种令人赞叹的流畅性。它不像传统教材那样将知识点孤立地堆砌起来，而是构建了一个完整的知识体系，让你能清晰地看到从材料选择到器件设计，再到性能优化的完整路径。我尤其欣赏它对“噪声”和“漂移”这些实际应用中两大顽疾的建模处理。作者并没有避开这些复杂因素，反而将其纳入仿真框架进行精细分析。当我对照着书中的模型去检验我们实验室搭建的原型器件时，那些原本困扰已久的数据异常点，一下子都有了理论依据可以去追溯和优化。这种“授人以渔”式的讲解，让我感觉自己不仅仅是在学习知识点，更是在掌握一种解决问题的思维方式。它带来的启发，远超出一本纯粹的技术手册的范畴。