本书集中介绍了薄膜科学中的关键部分薄膜生长。全书由五个方面15章的内容组成：第一至四章主要从薄膜的角度介绍相平衡和晶体表面原子结构的基础知识。第五至七章主要介绍薄膜中的缺陷和扩散。第八、九章主要介绍薄膜生长的三种模式和成核长大动理学。第十至十三章主要介绍金属薄膜、半导体薄膜、氧化物薄膜的生长和生长中出现的分形现象。第十四、十五章介绍薄膜制备和研究的各种方法。本书不仅系统地介绍了有关薄膜生长的固体物理学知识，而且介绍了薄膜生长的前沿进展和薄膜检测的各种先进方法。
本书可作为固体物理、材料科学专业的研究生教学用书，也可供从事薄膜研制和生产的科技人员参考。
样章试读
目录
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第二版前言
第一版前言
第一章 相平衡和界面相 1
1.1 相平衡 1
1.2 元素和合金的相图 2
1.3 固溶体的能量 4
1.4 固溶体的组态熵 5
1.5 界面相 6
1.6 界面曲率半径对压强的影响 10
1.7 晶体表面能、界面能和黏附能 10
1.8 固体表面张力的测定方法 13
1.9 表面能对薄膜稳定性的影响 14
参考文献 16
第二章 晶体和晶体表面的对称性 17
2.1 晶体的对称性 17
2.1.1 晶体的平移对称性（平移群）17
2.1.2 14种布拉维点阵和7种晶系 18
2.1.3 32种点群 20
2.1.4 230种空间群 22
2.1.5 群的基本概念 23
2.2 晶体表面的对称性 24
2.2.1 晶体表面的平移对称性 24
2.2. 25种二维布拉维点阵和4种二维晶系 25
2.2.3 10种二维点群 26
2.2.4 17种二维空间群 27
2.3 晶面间距和晶列间距公式 28
2.3.1 晶面间距公式 28
2.3.2 晶列间距公式 29
2.4 倒易点阵 30
2.4.1 三维倒易点阵 30
2.4.2 二维倒易点阵 30
2.4.3 倒易点阵矢量和晶列、晶面的关系 31
参考文献 33
第三章 晶体表面原子结构 35
3.1 一些晶体表面的原子结构 35
3.2 表面原子的配位数 40
3.3 表面的台面-台阶-扭折（TLK)结构 41
3.4 邻晶面上原子的近邻数 43
3.5 晶体表面能的各向异性 44
3.6 台阶和台面的粗糙化 47
参考文献 48
第四章 再构表面和吸附表面 49
4.1 再构表面和吸附表面结构的标记 49
4.2 半导体再构表面结构 50
4.2.1 Sl(111) 50
4.2.2 Sl(001) 52
4.2.3 Sl(110) 55
4.2.4 Ge(111) 55
4.2.5 Ge(001) 57
4.2.6 GeSl(111) 57
4.2.7 GaAs(110) 57
4.2.8 GaAs(001) 58
4.2.9 GaAs(111) 58
4.3 金属再构表面结构 59
4.4 吸附表面结构 59
4.4.1 物理吸附和化学吸附 59
4.4.2 Sl吸附表面 61
4.4.3 Ge吸附表面 62
4.4.4 GaAs吸附表面 62
4.4.5 金属的吸附表面 63
4.5 表面相变 63
参考文献 64
第五章 薄膜中的晶体缺陷 65
5.1 密堆积金属中的点缺陷 65
5.1.1 八面体间隙 65
5.1.2 四面体间隙 66
5.2 半导体中的点缺陷 68
5.2.1 四面体间隙 68
5.2.2 就间隙 70
5.2.3 点缺陷的畸变组态 70
5.2.4 替代杂质原子 72
5.3 表面点缺陷 73
5.4 位错和层错 76
5.4.1 面心立方金属中的位错和层错 76
5.4.2 金刚石结构中的位错和层错 80
5.4.3 闪锌矿结构中的位错和层错 83
5.4.4 纤锌矿结构中的位错和层错 84
5.5 孪晶界和其他面缺陷 85
参考文献 87
第六章 外延薄膜中缺陷的形成过程 88
6.1 晶格常数和热膨胀系数对缺陷形成的影响 88
6.2 异质外延薄膜中的应变 91
6.2.1 外延薄膜的错配度 91
6.2.2 异质外延薄膜中的应变 91
6.3 外延薄膜中的错配位错.92
6.3.1 产生错配位错的驱动力 92
6.3.2 错配位错的成核和增殖 95
6.4 岛状薄膜中的应变和错配位错 99
6.5 外延薄膜中其他缺陷的产生 102
参考文献 104
第七章 薄膜中的扩散 105
7.1 扩散的宏观定律和微观机制 105
7.2 麵扩散 107
7.3 半导体晶体中的扩散 109
7.4 短周期超晶格中的互扩散 111
7.5 反应扩散 112
7.6 表面扩散 116
7.6.1 表面扩散的替代机制 116
7.6.2 表面扩散系数 119
7.6.3 增原子落下表面台阶的势垒 120
7.7 表面扩散的实验研究方法 121
7.7.1 超高真空扫描隧道显微镜（STM)直接观测法 121
7.7.2 场离子显微镜直接观测法 123
7.7.3 浓度梯度法 123
7.7.4 表面张力引起的表面扩散 123
7.8 电迁移 124
参考文献 125
第八章 薄膜的成核长大热力学 126
8.1 体相中均匀成核 126
8.2 衬底上的非均匀成核 127
8.3 成核的原子模型 131
8.4 衬底缺陷上成核 133
8.5 薄膜生长的三种模式 134
8.6 薄膜生长三种模式的俄歇电子能谱（AES) 分析 139
参考文献 140
第九章 薄膜的成核长大动理学 141
9.1 成核长大的热力学和动理学 141
9.2 起始沉积过程的分类 144
9.3 成核率 147
9.4 临界晶核为单个原子时的稳定晶核密度 148
9.5 临界晶核为多个原子时的稳定晶核密度 151
9.6 成核长大动理学的透射电子显微镜研究 152
9.7 合并过程和熟化过程的影响 153
9.8 成核长大过程的计算机模拟 155
9.9 厚膜的生长 157
参考文献 158
第十章 金属薄膜的生长 160
10.1 金属超薄膜的成核过程 160
10.2 二维晶核的形貌 162
10.2.1 二维岛的分形生长 162
10.2.2 二维岛的枝晶状生长 164
10.2.3 二维岛的规则形状生长 165
10.3 准二维逐层生长和再现的逐层生长 167
10.4 表面活性剂对二维逐层生长的促进作用 169
10.5 巨磁电阻金属膜的生长 170
10.5.1 巨磁电阻多层金属膜 171
10.5.2 巨磁电阻金属颗粒膜 174
10.6 作为软X射线元件的周期性多层膜的生长及其热稳定性 174
参考文献 176
第十一章 半导体薄膜的生长 178
11.1 台阶流动和二维成核 178
11.2 自组织量子线和量子点的形成 183
11.3 双层台阶的形成 184
11.4 超晶格的生长和化学组分突变界面的形成 185
11.5 实际半导体薄膜的生长 186
11.5.1 半导体的一些性质 186
11.5.2 SiGe薄膜的生长 187
11.5.3 金刚石薄膜的生长 189
11.5.4 SiC薄膜的生长 191
11.5.5 BN薄膜的生长 192
11.5.6 GaN薄膜的生长 193
11.5.7 AlN薄膜的生长 195
11.6 非晶态薄膜的生长 196
11.6.1 非晶态的分类（非金属）196
11.6.2 非晶态材料的原子结构 198
11.6.3 非晶态结构的计算机模拟 202
11.7 石墨烯的制备、结构和性质 202
11.7.1 石墨烯的发现获得诺贝尔物理学奖 203
11.7.2 石墨烯的制备方法 203
11.7.3 石墨烯独特的电子结构和性质 207
11.8 拓扑绝缘体的制备、结构和性质 213
11.8.1 量子霍尔效应与量子自旋霍尔效应 214
11.8.2 拓扑绝缘体的能带结构 215
11.8.3 二维拓扑绝缘体 216
11.8.4 三维拓扑绝缘体 217
参考文献 222
第十二章 氧化物薄膜的生长 225
12.1 氧化物高温超导体薄膜 225
12.2 氧化物磁性薄膜 229
12.2.1 巨磁电阻氧化物薄膜 229
12.2.2 磁光和磁记录氧化物薄膜 230
12.3 氧化物铁电薄膜 230
12.4 氧化物介质薄膜 232
12.5 氧化物导电薄膜 233
参考文献 233
第十三章 薄膜中的分形 235
13.1 分形的一些基础知识 235
13.1.1 规则几何图形的维数 236
13.1.2 规则分形和它们的分维 236
13.1.3 随机分形 239
13.1.4 随机分形维数的测定 241
13.1.5 标度不变性 242
13.2 多重分形 243
13.2.1 规则的多重分形谱 243
13.2.2 多重分形谱f(a) 的统计物理计算公式 246
13.2.3 随机多重分形谱f(a) 的计算 248
13.3 薄膜中的一些分形现象.253
13.3.1 薄膜生长初期的分形 253
13.3.2 非晶态薄膜中的分形晶化 254
13.3.3 溶液薄膜中的晶体生长 258
13.3.4 其他薄膜中的分形生长 258
13.4 金属诱导非晶半导体薄膜低温快速晶化 259
参考文献 264
第十四章 薄膜的制备方法 266
14.1 真空蒸发和分子束外延 266
14.1.1 常规的真空蒸发 266
14.1.2 分子束外延 269
14.1.3 热壁生长 272
14.1.4 离子团束生长 272
14.2 溅射和反应溅射 273
14.2.1 溅射 273
14.2.2 磁控溅射 274
14.2.3 离子束溅射 275
14.3 化学气相沉积和金属有机化学气相沉积 276
14.3.1 化学气相沉积（CVD) 276
14.3.2 金属有机化学气相沉积（MOCVD) 277
14.3.3 原子层外延 278
14.4 激光恪蒸 279
14.5 液相外延和固相外延 281
14.5.1 液相外延生长 281
14.5.2 固相外延生长 282
14.6 有机薄膜生长 284
14.6.1 朗缪尔—布洛吉特（Langmuir-Blodgett)法 284
14.6.2 自组装单层膜（self-assem bledmono layer) 286
14.7 化学溶液涂层法 287
参考文献 289
第十五章 薄膜研究方法 291
15.1 X射线衍射方法 291
15.1.1 研究晶体结构的衍射方法的物理基础 291
15.1.2 常规X射线衍射 295
15.1.3 高分辨和掠入射X射线衍射 296
15.1.4 外延薄膜的一些高分辨X射线衍射实验结果 298
15.1.5 掠入射衍射的一些实验结果 299
15.1.6 X射线吸收谱精细结构（XAFS) 302
15.2 电子显微术 303
15.2.1 电子衍射 304
15.2.2 电子显微衍射衬度像 306
15.2.3 高分辨电子显微像 309
15.2.4 扫描电子显微术 310
15.2.5 电子全息术 314
15.3 表面分析方法 315
15.3.1 反射高能电子衍射（RHEED) 315
15.3.2 低能电子衍射（LEED) 317
15.3.3 反射电子显微术（REM) 和低能电子显微术（LEEM) 319
15.3.4 氦原子散射（HAS) 320
15.3.5 场离子显微镜(FIM) 322
15.3.6 二次离子质谱（SIMS) 323
15.3.7 俄歇电子能谱（AES) 324
15.4 光电子能谱（PES) 326
15.4.1 X光电子能谱（XPS) 328
15.4.2 紫外光电子能谱（UPS) 及反向光电子能谱（IPES) 330
15.4.3 角分辨光电子能谱（ARPES) 331
15.5 扫描探针显微术（SPM) 334
15.5.1 扫描隧道显微术和谱学(STM/STS) 334
15.5.2 原子力显微术（AFM) 339
15.5.3 其他扫描探针显微术 340
15.6 离子束分析方法 340
15.7 光学方法 342
15.7.1 反射光谱和吸收光谱 344
15.7.2 椭偏仪法 345
15.7.3 傅里叶变换红外光谱 346
15.7.4 拉曼光谱 347
15.7.5 光致发光（PL)谱和阴极射线发光（CL)谱 348
参考文献 350
索引 353
京公网安备 11010102004214号