化閤物半導體加工中的錶徵 (美)布倫德爾 等 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美布倫德爾 等 著

圖書標籤:

• 化閤物半導體
• 半導體加工
• 材料錶徵
• 薄膜技術
• 微電子學
• 材料科學
• 半導體材料
• 器件物理
• 錶麵分析
• 美國

店鋪： 典則俊雅圖書專營店

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560342818

商品編碼：29853980983

包裝：平裝

齣版時間：2014-01-01

圖書基本信息,請以下列介紹為準
書名	化閤物半導體加工中的錶徵
作者	(美)布倫德爾 等
定價	68.00元
ISBN號	9787560342818
齣版社	哈爾濱工業大學齣版社
齣版日期	2014-01-01
版次	1

其他參考信息（以實物為準）
裝幀：平裝	開本：16開	重量：0.4
版次：1	字數：	頁碼：

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目錄

內容提要

化閤物半導體加工中的錶徵一書是為使用化閤物半導體材料與設備的科學與工程師準備的，他們並不是錶徵專。在研發與GaAs、GaA1As、LnP及HgCdTe基設備的製造中通常使用的材料與工藝提供常見的分析問題實例。這本布倫德爾、埃文斯、麥剋蓋爾編著的《化閤物半導體加工中的錶徵》討論瞭各種錶徵技術，深入瞭解每種技術是如何單獨或結閤使用來解決與材料相關的問題。這本書有助於選擇並應用適當的分析技術在材料與設備加工的各個階段，如：基體處理、外延生長、絕緣膜沉積、接觸組、摻雜劑的引入。

編輯推薦

作者介紹

序言

新材料探索：精密製造與前沿應用 本書將引領讀者深入探索現代材料科學與工程領域中那些至關重要的“精密製造”概念，以及這些精密製造技術如何驅動著諸多前沿科技的應用與發展。我們將聚焦於那些構成現代社會基石的先進材料，深入剖析其結構、性能與製造工藝之間的復雜關聯，重點在於揭示如何通過精準的控製與優化，將基礎材料轉化為具有突破性功能的高性能器件。 第一章：理解材料的語言——微觀結構與宏觀性能的橋梁 在材料科學的世界裏，微觀層麵的結構決定瞭宏觀層麵的性能。本章將深入淺齣地闡述這一核心理念，通過對晶體結構、缺陷、相變以及原子排列等基本概念的詳細介紹，幫助讀者建立起理解材料行為的框架。我們將探討不同材料體係（如金屬、陶瓷、聚閤物、復閤材料等）在微觀結構上的多樣性，以及這些差異如何直接映射到諸如力學強度、熱學穩定性、電學導通性、光學透過性等宏觀性能指標上。 晶體學基礎：從簡單的立方體到復雜的六方密堆積，我們將審視原子在三維空間中的有序排列方式，理解晶格、晶麵、晶嚮的概念，以及它們如何影響材料的力學各嚮異性。 晶界與位錯：材料中的“瑕疵”並非總是負麵的。晶界作為晶粒之間的界麵，其特性對材料的強度和塑性至關重要；而位錯（點缺陷、綫缺陷、麵缺陷）則是在塑性變形過程中起關鍵作用的“移動”單元。我們將分析它們的存在形式、運動機製以及如何通過熱處理或應力作用來調控。 相變與微結構演化：材料的性能並非一成不變，相變是改變材料微觀結構和宏觀性能的重要途徑。我們將討論固相反應、擴散控製相變等基本原理，以及相變動力學如何影響最終的材料組織。 納米結構與界麵效應：隨著尺度嚮納米級彆推進，材料的錶麵與界麵效應變得尤為突齣。本章將介紹納米晶體、薄膜、納米復閤材料等，並探討尺寸效應和界麵主導的性能變化，為後續的精密製造技術奠定理論基礎。 第二章：精密製造的基石——形變、沉積與連接技術 材料的最終形態與內部結構，很大程度上取決於製造過程。本章將聚焦於實現材料精密成型的幾大核心技術，涵蓋瞭從宏觀塑形到微觀沉積的多種手段。這些技術不僅要求對材料特性有深刻理解，更需要對加工參數進行精確控製，以達到預期的結構與性能。 塑性加工與精密成形：擠壓、軋製、鍛造、拉伸等傳統的塑性加工技術，在現代製造中依然扮演著重要角色。我們將探討如何通過優化工藝參數（溫度、應變速率、模具設計）來控製材料的變形行為，實現高精度、高效率的成形。例如，在汽車零部件製造中，精密鍛造能夠顯著提高零件的強度和疲勞壽命。 錶麵工程與塗層技術：為瞭提升材料的錶麵性能，如耐磨損、耐腐蝕、導電性或絕緣性，各種錶麵工程技術應運而生。本章將介紹物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、電鍍、陽極氧化等技術，並深入分析它們在材料錶麵形成功能性塗層的機理與應用。例如，在航空發動機葉片上形成的陶瓷塗層，能夠顯著提高其耐高溫性能。 精密焊接與連接：不同材料的有效連接是實現復雜器件製造的關鍵。我們將探討激光焊接、電子束焊接、超聲波焊接等高精度連接技術，並分析其在材料熔化、擴散、固化過程中的微觀機製，以及如何避免缺陷，保證連接強度與可靠性。 增材製造（3D打印）：作為近年來發展迅猛的顛覆性技術，增材製造能夠直接從三維模型構建復雜形狀的零件。本章將重點介紹金屬3D打印（如激光熔覆、選擇性激光熔化）、陶瓷3D打印以及聚閤物3D打印等技術，並探討其在材料選擇、工藝優化、後處理等方麵的挑戰與機遇。 第三章：精確度量與錶徵——洞察材料內在的真相 “知之愈明，則舉之愈精”。要實現材料的精密製造，就必須能夠準確地測量和錶徵材料的結構、成分與性能。本章將詳細介紹一係列先進的錶徵技術，這些技術如同材料科學的“眼睛”，幫助我們洞察材料的微觀世界，評估製造過程的效果，並指導工藝的改進。 顯微成像技術： 光學顯微鏡（OM）：作為最基礎的顯微成像手段，我們將介紹其不同類型（明場、暗場、相差、微分乾涉）以及在材料金相分析、缺陷觀察中的應用。 掃描電子顯微鏡（SEM）：憑藉其高分辨率和優異的景深，SEM是觀察材料錶麵形貌、微觀結構的關鍵工具。我們將深入探討其成像原理（二次電子、背散射電子）、能譜分析（EDS）在元素成分分析中的作用。 透射電子顯微鏡（TEM）：TEM能夠穿透薄樣品，提供納米尺度的結構信息，包括晶體結構、位錯、相界等。我們將介紹其成像模式（明場、暗場、高分辨像）、衍射分析（SAED）在確定晶體結構中的應用，以及其在材料缺陷研究中的強大能力。 光譜分析技術： X射綫衍射（XRD）：XRD是測定材料晶體結構、晶粒尺寸、相組成和取嚮的最常用技術。我們將解釋布拉格定律，分析衍射峰的位置和強度信息，並介紹其在相鑒定、晶格參數測定中的應用。 X射綫光電子能譜（XPS）：XPS能夠提供材料錶麵的元素組成和化學態信息，對於理解錶麵反應、塗層成分至關重要。 能量色散X射綫光譜（EDS/EDX）：與SEM結閤，EDS提供元素的定性與定量分析，快速瞭解樣品各區域的化學成分。 拉曼光譜（Raman Spectroscopy）：拉曼光譜能夠探測分子振動，提供化學鍵信息，可用於識彆材料、評估應力狀態、研究相變等。 力學性能測試： 拉伸/壓縮試驗：測定材料的屈服強度、抗拉強度、延伸率、彈性模量等宏觀力學參數。 硬度測試：如洛氏硬度、維氏硬度、布氏硬度，用於評估材料抵抗壓痕的能力，間接反映其強度和耐磨性。 顯微/納米壓痕：在微觀尺度下進行的壓痕測試，能夠評估局部材料的力學性能，揭示材料的強化機製。 其他重要錶徵手段： 原子力顯微鏡（AFM）：AFM以原子力為探測手段，能夠實現納米甚至亞納米尺度的形貌和錶麵性質（如摩擦力、磁力）的成像。 差示掃描量熱法（DSC）/熱重分析（TGA）：用於研究材料的熱穩定性、相變溫度、吸熱/放熱過程等。 第四章：精密製造在先進技術中的應用 本章將聚焦於精密製造技術如何賦能一係列前沿科技領域，展現其在實際應用中的巨大價值。我們將通過具體案例，深入剖析精密製造如何解決關鍵技術難題，推動行業發展。 微電子與半導體産業：芯片製造是精密製造的極緻體現。從光刻、刻蝕到薄膜沉積，每一步都要求亞微米甚至納米級彆的精度。我們將探討先進光刻技術、離子注入、化學機械拋光（CMP）等關鍵工藝，以及它們如何支撐著集成電路的微型化和性能提升。 航空航天與國防工業：在極端環境下工作的航空航天器和國防裝備，對材料的性能提齣瞭極其嚴苛的要求。精密鍛造、高性能閤金的精密加工、耐高溫塗層的製備等，都是實現這些裝備可靠運行的關鍵。例如，定嚮凝固技術在渦輪葉片製造中的應用。 新能源技術： 太陽能電池：高效太陽能電池的製造離不開對半導體材料的精確摻雜、界麵控製和薄膜沉積。我們將討論晶體矽、薄膜太陽能電池等技術中的精密製造要求。 鋰離子電池：電極材料的製備、隔膜的性能、電池封裝等環節，都需要精確的材料控製和加工技術，以確保電池的安全性和能量密度。 生物醫學工程： 生物傳感器：用於疾病診斷和監測的生物傳感器，其靈敏度和特異性很大程度上依賴於微納尺度下生物分子與材料錶麵的精確識彆和固定。 生物相容性材料與組織工程：植入體、人工器官等需要具有優異生物相容性的材料，其錶麵處理和微結構設計對降低排異反應、促進組織再生至關重要。 微流控芯片：用於實驗室自動化和體外診斷的微流控芯片，其微通道的設計與製造精度直接影響到樣本處理的效率和結果的準確性。 高性能光學器件：光學透鏡、光學薄膜、光波導等精密光學元件的製造，需要極高的錶麵光滑度和尺寸精度，以滿足光信號的有效傳輸和控製。 結論：麵嚮未來——持續創新與挑戰 本書的最後，我們將對精密製造領域的未來發展趨勢進行展望。隨著科學技術的不斷進步，對材料性能和製造精度的要求將持續提升。我們將探討智能化製造、綠色製造、新材料設計與製造一體化等新興方嚮，並強調跨學科閤作在推動精密製造技術革新中的重要作用。從微觀世界的精確操控到宏觀器件的集成應用，精密製造正以前所未有的力量，塑造著我們的現在與未來。 本書旨在為材料科學、工程技術、以及相關應用領域的科研人員、工程師、學生提供一個全麵而深入的參考。通過理解材料的語言，掌握精密製造的手段，並運用先進的錶徵技術，我們能夠不斷突破材料性能的極限，創造齣更多改變世界的創新性産品與技術。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程中，我最大的感受是作者們對於“實踐齣真知”的深刻體會。他們並非閉門造車，而是將大量的實驗經驗和工程實踐巧妙地融入瞭理論講解之中。很多時候，我們在實驗室裏會遇到各種奇奇怪怪的錶徵結果，一時難以理解其根源。比如，在測試一個氮化鎵（GaN）HEMT器件的飽和漏極電流時，有時候會發現實際值與理論計算值存在較大的偏差，這往往與溝道中的電荷陷阱效應有關。而這本書在討論電學錶徵技術時，就非常詳盡地解釋瞭如何通過瞬態測量、痕量電流譜（TSC）等方法來識彆和量化這些陷阱，並進一步分析它們對器件性能的負麵影響。書中給齣的案例分析，充滿瞭實際操作的指導意義，讀來仿佛身臨其境，能夠幫助我們更快地定位問題，並找到解決問題的思路。這種接地氣的寫作風格，讓這本書在眾多理論書籍中脫穎而齣，成為瞭我們解決實際工程難題的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

書中關於錶麵與界麵錶徵的詳盡論述，也讓我受益匪淺。在化閤物半導體器件的製造過程中，錶麵和界麵起著決定性的作用。一個微小的錶麵缺陷，一個不完美的界麵，都可能導緻器件性能的大幅下降甚至失效。這本書在介紹一係列錶麵敏感技術時，例如X射綫光電子能譜（XPS）、俄歇電子能譜（AES）等，詳細闡述瞭它們如何能夠提供錶麵元素的組成、化學態以及電子結構信息。對於理解閤金的錶麵偏析、界麵氧化、以及不同材料體係的界麵能帶匹配，這些技術都至關重要。特彆是在涉及異質外延生長時，界麵處的應力、缺陷、以及化學鍵閤狀態，直接影響著後續材料層的生長和器件的性能。書中給齣的案例分析，幫助我更深刻地理解瞭這些技術的實際應用價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書在討論可靠性錶徵方麵，也給予瞭我不少啓發。化閤物半導體器件往往工作在苛刻的環境下，例如高溫、高功率密度、高場強等，因此，理解其失效機製並進行可靠性評估至關重要。書中在介紹各種加速壽命試驗（ALT）時，例如高低溫循環、恒定應力試驗等，並結閤瞭相應的錶徵手段，來分析器件在這些試驗過程中的變化。比如，在高功率工作一段時間後，GaN基HEMT器件的柵極漏電流可能會增加，閾值電壓漂移，這往往與柵氧化層中的陷阱、界麵態的變化有關。作者們就詳細介紹瞭如何通過電學參數的監測、錶麵分析技術的應用，來追蹤這些失效過程。這種將加速壽命試驗與深入的失效機理分析相結閤的思路，對於我們建立更可靠的器件設計和製造流程非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書在介紹電子顯微學技術方麵，也達到瞭相當的高度。無論是透射電子顯微鏡（TEM）還是掃描電子顯微鏡（SEM），其在微觀層麵揭示材料結構、缺陷和界麵信息的能力是毋庸置疑的。然而，對於化閤物半導體而言，其晶體結構、生長界麵、缺陷的種類（如位錯、析齣物）等，都對器件性能有著至關重要的影響。本書在這一部分，並沒有僅僅停留在介紹基本原理，而是深入探討瞭如何利用高分辨TEM（HRTEM）來觀察外延層和襯底之間的界麵質量，如何通過能譜分析（EDS/EELS）來確定局部組分分布，甚至是如何利用掃描透射電子顯微鏡（STEM）來分析原子尺度的結構。這些高級的應用，對於理解量子阱、超晶格等精密結構的形成機製，以及分析器件失效的原因，都具有不可替代的作用，讓我對電子顯微鏡的應用有瞭更深的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書在結構組織上，也做得相當齣色。作者們將繁雜的錶徵技術，按照不同的物理量或研究對象進行瞭係統性的梳理。例如，有專門的章節討論晶體結構與形貌的錶徵，有專門的章節討論電學性質的錶徵，也有專門的章節討論光學性質的錶徵。這種清晰的分類，使得讀者在遇到具體問題時，能夠快速定位到相關的章節，並找到適閤的錶徵方法。而且，各章節之間並非孤立存在，而是相互關聯，作者們會適時地引用其他章節的知識，強調不同錶徵技術之間的協同作用。這種條理清晰、邏輯嚴謹的組織方式，極大地提高瞭本書的可讀性和實用性，讓我在學習過程中能夠循序漸進，逐步深入。

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一個亮點在於它對不同錶徵技術之間協同作用的強調。在化閤物半導體器件的設計和製造過程中，單一的錶徵技術往往不足以全麵地瞭解材料和器件的真實狀態。需要將多種技術結閤起來，纔能形成一個完整的圖譜。書中在講解光學錶徵技術時，例如拉曼光譜（Raman spectroscopy）和光緻發光（PL）光譜，就非常清晰地闡述瞭它們如何與電學錶徵、衍射錶徵等技術互為補充。比如，通過拉曼光譜可以有效地監測GaN材料的應力狀態和晶體質量，而PL光譜則能提供關於帶隙能量、缺陷能級以及摻雜濃度的信息。將這些信息與電學測量得到的載流子遷移率、閾值電壓等參數相結閤，我們就能更全麵地理解器件性能的來源，並進行有針對性的優化。這種跨領域、多維度的錶徵思路，對於培養具有係統性思維的半導體工程師至關重要，也是這本書給我帶來的深刻啓發。

評分☆☆☆☆☆

對於從事光電子器件研發的同行來說，這本書在光學錶徵方麵的論述簡直是一場及時雨。化閤物半導體在光通信、光傳感等領域扮演著核心角色，而光學性質的精確掌握是器件設計和優化的基礎。書中關於光緻發光（PL）和電緻發光（EL）的詳細講解，讓我瞭解到如何通過這些技術來評估材料的發光效率、發射波長、綫寬，以及摻雜對發光特性的影響。更重要的是，作者們還深入探討瞭如何利用這些技術來分析器件內部的激子行為、陷阱發光以及非輻射復閤過程。例如，在設計InP基的探測器時，我們需要精確瞭解其吸收光譜和載流子壽命，而PL和EL技術能夠提供關鍵的實驗數據。此外，書中關於傅裏葉變換紅外光譜（FTIR）在分析材料中的雜質和缺陷，以及在測量載流子濃度方麵的應用，也提供瞭非常實用的信息。

評分☆☆☆☆☆

我特彆贊賞作者們在處理復雜材料體係時的嚴謹態度。化閤物半導體，特彆是那些多元素閤金，其材料性質的復雜性和多樣性是齣瞭名的。例如，InGaAsP閤金，其組分的變化會帶來能帶結構、晶格常數等一係列參數的顯著改變，這直接影響到光電器件（如激光器、探測器）的工作波長和效率。這本書在討論針對這類復雜材料的錶徵方法時，並沒有采取“一刀切”的方式，而是針對不同組分比例、不同生長工藝下的材料，給齣瞭具體的錶徵策略和注意事項。書中對於錶麵敏感的錶徵技術，如掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM），在處理III-V族化閤物錶麵形貌、颱階結構等方麵的應用，也給予瞭充分的介紹。這些細節的處理，體現瞭作者們深厚的專業功底和對研究對象的高度尊重，也讓這本書的參考價值大大提升。

評分☆☆☆☆☆

總而言之，這本書為我提供瞭一個全麵而深入的視角來理解化閤物半導體加工中的錶徵技術。它不僅詳細介紹瞭各種錶徵方法的原理和操作，更重要的是，它強調瞭這些技術在解決實際工程問題中的應用價值，以及不同技術之間的協同作用。這本書的深度和廣度，遠遠超齣瞭我之前接觸過的許多同類書籍。我尤其喜歡書中通過大量實例來闡述理論的方法，這使得抽象的物理概念變得更加具體和易於理解。對於任何希望在化閤物半導體領域有所建樹的研究者和工程師來說，這本書都絕對是不可或缺的工具書。它不僅僅是一本技術手冊，更是一本能夠激發思考、指引方嚮的智慧之作，它的存在，無疑會加速我們在這個充滿挑戰和機遇的領域中的前進步伐。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，無疑為我們這些在化閤物半導體領域摸爬滾打的研究者和工程師提供瞭一份寶貴的參考。我尤其欣賞它在“錶徵”這個核心環節上所投入的細緻篇幅。眾所周知，化閤物半導體材料的復雜性遠超傳統矽基材料，其能帶結構、缺陷態、載流子輸運特性等都充滿瞭挑戰。而要實現高性能、高可靠性的器件，精確的錶徵手段就如同導航儀，指引我們走嚮正確的方嚮。這本書的作者們，顯然對這一點有著深刻的理解。他們並沒有僅僅停留在羅列各種錶徵技術的層麵，而是深入探討瞭每種技術背後的物理原理，以及在化閤物半導體特定應用場景下的優勢與局限。例如，在介紹X射綫衍射（XRD）時，作者們不僅僅講解瞭如何測量晶格常數和取嚮，更詳細地闡述瞭如何利用高分辨XRD（HRXRD）來分析外延層的應力、位錯密度，甚至是在極薄異質結中的界麵質量。對於那些經常與III-V族化閤物（如GaAs, GaN, InP）打交道的同仁來說，能夠理解在不同生長條件下，材料內部存在的微小應力變化是如何影響器件性能的，並能通過HRXRD這一強大工具進行量化分析，這是多麼重要的一項技能！