晶体生长手册5晶体生长模型及缺陷表征(英文) 畅销书籍 正版 (美)德哈纳拉, pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 德哈纳拉 著

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出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560338705

商品编码：25860138295

包装：平装

出版时间：2013-01-01

图书基本信息,请以下列介绍为准
书名	晶体生长手册5晶体生长模型及缺陷表征(英文) 畅销书籍 正版
作者	(美)德哈纳拉,
定价	76.00元
ISBN号	9787560338705
出版社	哈尔滨工业大学出版社
出版日期	2013-01-01
版次	1

其他参考信息（以实物为准）
装帧：平装	开本：16开	重量：0.699
版次：1	字数：	页码：

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目录

内容提要

《Springer手册精选系列·晶体生长手册（第5册）：晶体生长模型及缺陷表征（版）》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。

编辑推荐

作者介绍

Govindhan Dhanaraj is the Manager of Crystal GrowthTechnologies at Advanced Renewable Energy Company （ARC Energy） atNashua， New Hampshire （USA） focusing on the growth of large sizesapphire crystals for LED lighting applications， characterizationand related crystal growth furnace development. He received his PhDfrom the Indian Institute of Science， Bangalore and his Master ofScience from Anna University （India）. Immediately after hisdoctoral degree， Dr. Dhanaraj joined a National Laboratory，presently known as Rajaramanna Center for Advanced Technology inIndia， where he established an advanced Crystal Growth Laboratoryfor the growth of optical and laser crystals. Prior to joining ARCEnergy， Dr. Dhanaraj served as a Research Professor at theDepartment of Materials Science and Engineering， Stony BrookUniversity， NY， and also held a position of Research AssistantProfessor at Hampton University， VA. During his 25 years of focusedexpertise in crystal growth research， he has developed optical，laser and semiconductor bulk crystals and SiC epitaxial films usingsolution， flux， Czochralski， Bridgeman， gel and vapor methods， andcharacterized them using x-ray topography， synchrotron topography，chemical etching and optical and atomic force microscopictechniques. He co-organized a symposium on Industrial CrystalGrowth under the 17th American Conference on Crystal Growth andEpitaxy in conjunction with the 14th US Biennial Workshop onOrganometallic Vapor Phase Epitaxy held at Lake Geneva， WIin 2009.Dr. Dhanaraj has delivered invited lectures and also served assession chairman in many crystal growth and materials sciencemeetings. He has published over 100 papers and his researcharticles have attracted over 250 rich citations.

序言

晶体工程前沿：从理论到应用 本书聚焦于现代晶体生长领域的核心挑战与新兴技术，深入剖析了影响晶体质量的关键物理化学过程，并系统梳理了先进表征手段在晶体缺陷分析中的应用。它旨在为材料科学家、晶体工程师以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考框架。 --- 第一部分：现代晶体生长驱动力与热力学基础 第一章：新一代晶体材料的需求与挑战 本章首先回顾了半导体、光学、能源存储等高技术领域对高性能晶体材料日益增长的需求，这些需求迫使我们超越传统生长方法的局限。重点讨论了对超大尺寸、高纯度、特定拓扑结构以及复杂多组分异质结晶体的迫切要求。我们将分析当前晶体生长面临的主要瓶颈，包括界面能控制、组分偏析抑制以及热梯度均匀性维持等工程难题。 第二章：溶液生长体系的相图与动力学精讲 深入探讨了从熔体、溶液（包括水溶液和非水溶液）以及气相（如化学气相沉积，CVD）体系中实现晶体生长的热力学驱动力。详细阐述了吉布斯自由能最小化原理在指导过饱和度控制中的作用。重点分析了溶液法中溶剂选择、溶解度曲线的精确测量，以及如何利用超声波、搅拌等手段调控宏观混合与微观输运过程。 第三章：界面控制的分子动力学模拟 本章将视角转向原子尺度，介绍如何利用分子动力学（MD）和蒙特卡洛（MC）模拟方法来理解晶体-溶液或晶体-气相界面的原子排列、扩散机制和台阶动力学。讨论了精确模拟表面能、核化能，以及如何通过外加电场、声场等外部刺激来引导特定晶面的优先生长，从而实现晶体形态的精确调控。 --- 第二部分：先进生长技术与工艺优化 第四章：垂直梯度凝固（VGF）与坩埚内流场控制 垂直梯度凝固技术是生长高品质半导体单晶（如GaAs、InP）的关键技术之一。本章详细剖析了VGF法中的热场设计，重点讨论了如何通过优化感应加热线圈的几何形状和衬底冷却速率，来确保固-液界面近乎平坦且热梯度稳定。内容包括对坩埚内熔体对流的数值模拟，以及如何抑制因Marangoni效应和浮力驱动产生的涡流对界面形貌的破坏。 第五章：浮动区熔融（FZ）技术的极限拓展 针对制备超高纯度、无坩埚污染的硅、蓝宝石等材料，FZ技术依然占据重要地位。本章深入分析了FZ过程中液桥的稳定性条件，包括表面张力、重力和电磁约束力的平衡。详细探讨了如何利用高频感应加热的交变磁场来精确控制熔区大小和移动速度，以及针对大直径晶体生长中“摆动效应”的抑制策略。 第六章：超快激光辅助沉积与薄膜生长 随着对二维材料和功能薄膜需求的增加，脉冲激光沉积（PLD）和金属有机物化学气相沉积（MOCVD）的重要性日益凸显。本章侧重于高能量密度下物质传输过程的研究。分析了PLD靶材烧蚀等离子体羽流的演化，以及如何通过控制氧气分压、激光重复频率等参数，来调节薄膜的化学计量比、晶格应变和畴结构。 --- 第三部分：晶体缺陷的起源、演化与抑制 第七章：点缺陷：空位、间隙原子与杂质的电子结构影响 系统地分类并详细描述了晶体中常见的点缺陷。本章利用密度泛函理论（DFT）计算结果，解释了特定杂质原子（如掺杂剂）在晶格中的占位能、迁移率和激活能。重点讨论了在高温生长过程中，组分蒸发不均导致的化学计量缺陷（如III-V族材料中的As空位或In间隙原子）如何成为后续器件性能退化的根源。 第八章：线缺陷：位错的成核、滑移与组态 位错是影响材料机械强度和电子迁移率的首要因素。本章详细考察了位错在晶体生长过程中的成核机制（如容器壁诱导、热应力集中）。随后，深入分析了不同温度下位错在滑移系统上的运动行为，并介绍了如何通过精确控制冷却速率和晶体取向来最小化高能位的错密度，特别是针对弯曲位错的抑制策略。 第九章：面缺陷与相界控制 本章关注孪晶、堆垛层错（Stacking Faults）以及晶粒/晶界（针对多晶体）。探讨了在异质外延生长中，由于晶格失配导致的应变累积和最终的基面失配位错（MDL）的形成机制。阐述了如何通过引入缓冲层、优化基底表面处理以及精确控制衬底温度，来降低相界面处的能量势垒，从而获得更少的界面缺陷。 --- 第四部分：先进表征与缺陷定量分析 第十章：高分辨率成像技术在缺陷可视化中的应用 本部分侧重于现代表征工具如何提供“看得见”的缺陷信息。详细介绍了透射电子显微镜（TEM）及其高角度环形暗场像（HAADF-STEM）在分辨原子尺度点缺陷、位错核心结构和界面结构中的能力。讨论了聚焦离子束（FIB）技术在制备高质量缺陷分析薄片中的关键作用。 第十一章：光谱学方法对缺陷电子态的探测 着重介绍了如何利用光谱技术来量化缺陷的电子贡献。包括：利用光致发光（PL）和电致发光（EL）光谱确定深能级缺陷的带隙能量和浓度；利用二次离子质谱（SIMS）进行高灵敏度的痕量杂质深度剖析；以及利用吸收光谱法分析晶体中的色心和极化效应。 第十二章：应力、应变与缺陷的关联分析 晶体生长中产生的热应力、组分偏析应力是诱发缺陷的关键因素。本章探讨了如何结合X射线衍射（XRD）的布拉格峰展宽分析、拉曼光谱的峰位移动，以及光弹性成像技术，来构建晶体内部宏观应力分布图，并将其与观察到的位错分布模式进行精确的空间关联，从而建立应力驱动缺陷演化的完整模型。 --- 总结： 本书力求在理论深度和实验细节之间架起一座桥梁，为晶体生长领域的研究人员提供一套系统性的知识体系，以应对未来功能材料对完美晶体结构提出的更高要求。全书贯穿了从原子尺度的热力学驱动到宏观工程控制的完整链条。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是晶体生长领域的“圣经”！我是在研究新型半导体材料时偶然接触到它的，当时面对复杂的理论和实验数据一头雾水。这本书的厉害之处在于，它没有那种高高在上、拒人千里的学术腔调，而是用一种非常务实、手把手的方式，将那些晦涩的晶体生长模型——比如扩散控制、界面能驱动等——剖析得淋漓尽致。尤其是关于缺陷的表征部分，简直是教科书级别的。我记得有一次，我的实验批次出现了奇怪的孪晶结构，翻遍了手边的其他参考资料都找不到满意的解释，最后在这本书里找到了对应的微观成因分析和相应的表征技术（比如高分辨透射电镜的应用案例）。它的配图和示意图质量极高，能瞬间帮你建立起从宏观生长到微观缺陷的完整认知链条。对于那些想从“会做”跨越到“精通”这个领域的工程师和研究生来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种解决实际问题的思维框架。它让我明白了，每一个生长出来的晶体表面，都铭刻着过去生长历史的“指纹”，而我们要做的工作，就是学会解读这些指纹。这本书的深度和广度，远超我预期的任何一本手册。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的英文原版在专业术语的精准性上，是无可替代的。很多中文翻译本在涉及一些前沿概念时，总会损失掉原有的韵味和精确性。而这本原汁原味的版本，确保了读者可以直接接触到最前沿、最准确的科学表达。在我看来，这本书已经超越了“手册”的范畴，它更像是一部结构严谨的“晶体生长现象学导论”。它不仅告诉你操作步骤，更重要的是，它教你如何像一个真正的晶体学家那样去“看”和“思考”材料的形成过程。书中对不同生长体系（如熔融法、溶液法、气相法）的共性原理和特殊性进行了精妙的归纳和对比，这使得知识的迁移能力大大增强。我发现，即使是研究方向完全不同的同事，也能从这本书里找到属于他们领域的深刻见解。总而言之，它是一本可以陪伴研究者职业生涯很长时间的、值得反复研读的深度参考书。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的作者绝对是深谙读者痛点的行家。很多专业手册读起来就像在啃石头，硬邦邦的，专业术语堆砌，让人望而却步。但这本《晶体生长手册》的叙事风格，却带着一种久经沙场的资深专家的沉稳和洞察力。它不仅仅罗列了公式，更重要的是解释了“为什么”要用这个模型，以及在实际的工业应用中，这个模型在什么条件下会失效。比如，在谈到液相外延生长时，书中对溶剂的选择、过饱和度的控制，以及如何通过改变冷却速率来调控厚度和均匀性，都有非常细致的案例分析。我尤其欣赏它对“不完美”的接纳和探讨——它坦然承认了理论模型的局限性，并引导读者去关注那些常常被忽略的边缘效应和杂质影响。这让我感觉自己不是在学习一个僵死的理论体系，而是在参与一场与自然界复杂规律的深度对话。这本书的价值在于，它教会你如何预测“失败”，从而更好地实现“成功”。对我来说，它更像是一位随时待命的、知识渊博的实验伙伴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常巧妙，遵循着从宏观到微观，从理论到实践的逻辑主线，阅读体验极其流畅。不同于那种章节之间缺乏联系的工具书，这里的每一章知识点都是环环相扣的。比如，第一部分介绍的表面能理论，直接为后续讨论的晶界面退化和形貌演变提供了理论基石。我个人最喜欢的是它对“热力学与动力学竞争”的哲学思考。生长过程本质上就是这两个力量博弈的过程，这本书没有把它们割裂开来，而是展示了它们如何相互影响，共同决定了最终晶体的宏观属性。对于我正在进行的复杂氧化物薄膜生长项目而言，理解这种动态平衡至关重要。我感觉作者在行文时，始终站在一个高度全局性的视角上，确保读者不会因为沉迷于某个小模型的细节而迷失了对整个生长过程的把握。这种宏观视野的建立，是任何一本只侧重单一技术的书籍所无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是，它对“表征”的重视程度，几乎和对“生长”的重视程度一样高。在很多领域，大家往往把精力放在优化生长参数上，却忽略了如何精确、无损地描述最终产物。德哈纳拉（我们姑且这么称呼这位作者吧）在这方面做得非常出色。书中对电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等表征手段在缺陷分析中的应用，做了详尽的阐述。我记得书中有一个章节，专门对比了不同热处理条件下，位错的迁移和聚集形态的变化，配图清晰到可以直接作为内部报告的范例。这种深度介入表征层面的做法，极大地提高了这本书的实用价值。它不再是单纯的“如何种出晶体”，而是升级成了“如何科学地证明你种出的晶体是高质量的，以及它到底哪里不够好”。对于追求超高纯度和原子级平整度的新兴光电器件研究者来说，这本书的表征章节简直是黄金。它拓宽了我对“质量控制”的理解边界。