新型电子薄膜材料 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 薄膜的定义及特性 1

1.1.1 薄膜的定义 1

1.1.2 薄膜材料的分类 2

1.1.3 薄膜材料的特殊性 4

1.1.4 薄膜结构的缺陷 7

1.1.5 薄膜的光学特性 8

1.2 薄膜材料研究现状 11

1.3 新型薄膜材料发展前景 12

参考文献 14

第2章 硅基半导体薄膜材料 15

2.1 概述 15

2.2 硅基非晶态半导体薄膜 15

2.2.1 非晶半导体薄膜材料的结构特点 15

2.2.2 非晶态半导体薄膜材料的制备方法 16

2.2.3 非晶态半导体薄膜材料的能带模型 21

2.2.4 非晶态半导体薄膜材料的电学特性 24

2.2.5 非晶态半导体的光学性质 32

2.2.6 非晶半导体薄膜材料在光电器件方面的独特性能 36

2.2.7 非晶半导体薄膜材料质量的研究近况 36

2.3 多晶硅和微晶硅薄膜 37

2.3.1 μc-Si：H薄膜 38

2.3.2 多晶Si薄膜 41

2.4 薄膜晶体管与大面积液晶显示器 46

2.4.1 a-Si：H TFT的结构、制备和工艺 47

2.4.2 a-Si：H TFT的工作特性 49

2.4.3 新型μc-Si：H/a-Si：H双有源层结构的薄膜晶体管 49

2.4.4 a-Si：H TFT在有源矩阵中的应用 51

参考文献 54

第3章 金刚石薄膜及相关材料 56

3.1 概述 56

3.2 金刚石薄膜 56

3.2.1 金刚石薄膜的结构 57

3.2.2 金刚石薄膜的优异特性 58

3.2.3 金刚石薄膜的制备方法 61

3.2.4 强碳化物形成元素衬底上金刚石薄膜的生长特性及过渡层的研究 66

3.2.5 织构金刚石薄膜的制备 69

3.3 类金刚石膜（DLC） 71

3.3.1 类金刚石薄膜的相结构 71

3.3.2 类金刚石膜的制备方法 71

3.3.3 类金刚石薄膜直流电导特性的研究 73

3.3.4 类金刚石膜的光学特性 76

3.3.5 类金刚石薄膜的力学特性 79

3.3.6 类金刚石膜的其他特性 79

3.3.7 类金刚石膜的应用 80

3.4 立方氮化硼薄膜 81

3.4.1 氮化硼的四种异构体 81

3.4.2 立方氮化硼的性质和应用前景 83

3.4.3 立方氮化硼薄膜的制备方法 84

3.4.4 氮化硼薄膜的n型掺杂 87

3.4.5 氮化硼薄膜的p型掺杂 90

3.4.6 立方氮化硼薄膜的研究现状及面临的问题 93

3.5 β-C3N4薄膜 94

3.5.1 β-CNx薄膜的原子结构 94

3.5.2 β-C3N4薄膜的制备与特性表征 96

3.5.3 β-C3N4的应用前景 97

3.6 BCN薄膜 98

3.6.1 BCN薄膜的结构 98

3.6.2 BCN薄膜的制备 99

3.6.3 BCN薄膜的电学性质 100

3.6.4 BCN薄膜的光学带隙 100

3.7 其他硬质薄膜 101

3.7.1 氮化物、磷化物、硼化物及氧化物 101

3.7.2 硬质薄膜材料的物性 102

3.7.3 硬质复合薄膜材料 104

3.7.4 固体润滑膜 105

3.8 宽带隙薄膜材料场电子发射研究的现状和问题 106

3.8.1 概述 106

3.8.2 金刚石薄膜的场电子发射 107

3.8.3 类金刚石（DLC）薄膜的场发射 109

3.8.4 其他宽带隙材料薄膜的场发射 110

3.8.5 存在的问题 110

参考文献 111

第4章 碳基薄膜材料 113

4.1 概述 113

4.2 碳的价键结构 113

4.2.1 碳的价键结构 113

4.2.2 碳的同素异构体 114

4.3 富勒烯薄膜材料 116

4.3.1 碳富勒烯的结构 116

4.3.2 C60富勒烯薄膜的表征 119

4.3.3 C60富勒烯薄膜的制备 121

4.3.4 富勒烯的性质 122

4.3.5 C60富勒烯薄膜在有机电致发光器件中的应用 129

4.3.6 C60单电子管 129

4.4 碳纳米管薄膜材料 132

4.4.1 碳纳米管的结构 132

4.4.2 碳纳米管的性质 132

4.4.3 碳纳米管薄膜的制备方法 134

4.4.4 取向生长碳纳米管薄膜的制备及场致电子发射特性 136

4.4.5 单壁碳纳米管三极管 140

4.5 石墨烯薄膜材料 142

4.5.1 石墨烯的结构和性质 142

4.5.2 石墨烯薄膜的制备与表征方法 145

4.5.3 氧化石墨还原法制备石墨烯薄膜 146

4.5.4 化学气相沉积法制备石墨烯 149

4.5.5 功能化石墨烯的应用 153

4.5.6 石墨烯场效应管 156

参考文献 156

第5章 硫系及其他多元化合物薄膜 158

5.1 概述 158

5.2 硫系化合物半导体 158

5.2.1 硫系化合物半导体材料的形成能力 158

5.2.2 硫系化合物材料的制备方法 159

5.2.3 硫系化合物掺杂的特点 161

5.2.4 硫系非晶态半导体的电学性质 161

5.2.5 硫系半导体的光致结构变化效应 163

5.3 薄膜静电成像——复印鼓 165

5.3.1 静电成像原理 165

5.3.2 静电成像的基本过程 166

5.3.3 薄膜静电成像的材料 167

5.3.4 复印机 168

5.4 纳米Sn太阳能吸热膜 168

5.4.1 太阳能吸热膜的基本原理 168

5.4.2 纳米Sn吸热膜的制备方法和特性 169

参考文献 170

第6章 薄膜太阳能电池材料 171

6.1 概述 171

6.2 a-Si：H太阳能电池 172

6.2.1 单晶太阳能电池与非晶硅太阳能电池的优缺点 172

6.2.2 a-Si：H太阳能电池的工作原理和参数 173

6.2.3 a-Si：H太阳能电池的结构和性能 175

6.2.4 a-Si：H太阳能电池的制造 179

6.2.5 提高a-Si：H太阳能电池效率和降低成本的一些措施 180

6.2.6 a-Si：H薄膜太阳能电池的研究进展 184

6.2.7 其他硅基薄膜太阳能电池 185

6.3 第ⅢA～VA族化合物太阳能电池 186

6.3.1 第ⅢA～VA族化合物材料 186

6.3.2 第ⅢA～VA族化合物太阳能电池 187

6.3.3 第ⅢA～VA族化合物太阳能电池的发展趋势 189

6.4 聚光太阳能电池 190

6.4.1 聚光太阳能电池的优势 190

6.4.2 多结太阳能电池在聚光光伏中的应用 191

6.4.3 聚光光伏系统的发展 192

6.5 CdTe太阳能电池 192

6.5.1 多晶薄膜CdTe太阳能电池的出现与发展 192

6.5.2 大面积多晶薄膜CdTe太阳能电池 193

6.5.3 CdTe太阳能电池的研究进展 193

6.6 铜铟硒（CIS）及铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池 194

6.6.1 CIS和CIGS薄膜太阳能电池 194

6.6.2 制备CIGS薄膜过程中的掺镓技术 194

6.6.3 CIGS薄膜太阳能电池的研究进展 195

6.7 有机薄膜太阳能电池 197

6.7.1 有机小分子太阳能电池和聚合物太阳能电池 197

6.7.2 染料敏化太阳能电池 201

6.7.3 有机太阳能电池能量转化效率（ηp）的研究 206

6.7.4 有机太阳能电池稳定性的研究 209

参考文献 209

第7章 纳米薄膜材料与可见光发射 212

7.1 概述 212

7.1.1 半导体纳米材料的特殊性质及研究意义 212

7.1.2 半导体量子点 213

7.2 发光机理及Si发光面临的问题 213

7.2.1 发光机理及发光类型 213

7.2.2 可见发光材料 215

7.2.3 人眼的视感度与LED的视感度 215

7.2.4 Si发光面临的问题 215

7.3 Ge/Si超晶格和量子阱结构材料 216

7.3.1 Ge/Si超晶格 217

7.3.2 Si/Si1-xGex超晶格 217

7.3.3 Si/SiO2超晶格 217

7.4 Ge/SiO2、Si/SiO2纳米膜发光 217

7.4.1 Ge纳米发光膜的制备 218

7.4.2 Ge纳米晶的发光特性 219

7.4.3 Ge纳米晶发光机理 220

7.4.4 硅纳米晶激光器初现端倪 220

7.5 多孔硅发光 221

7.5.1 多孔硅的结构 222

7.5.2 多孔硅的光学性质 223

7.5.3 多孔硅的形成机理 224

7.5.4 多孔硅的制作及其钝化 225

7.6 氮化镓基薄膜材料发光 226

7.6.1 氮化镓基材料的特点及其应用 226

7.6.2 氮化镓基材料的制备 228

7.6.3 氮化镓基器件 230

7.7 薄膜发光显示器（第ⅡA～ⅥA族化合物） 232

7.7.1 薄膜电致发光显示器件的制备方法及结构 233

7.7.2 薄膜电致发光的物理过程 233

7.7.3 薄膜电致发光材料 235

7.7.4 薄膜电致发光器件 236

7.8 硅中掺铒的发光特性及机理 237

7.8.1 铒在Si中的原子构型 237

7.8.2 铒在Si中的电子态 237

7.8.3 掺铒硅的发光机理 239

7.8.4 掺铒硅发光管与Si集成电路的集成 240

7.9 ZnO量子点——半导体激光器新材料 241

7.9.1 ZnSe基激光器存在的问题 241

7.9.2 ZnO材料的基本特性 242

7.9.3 ZnO的外延生长 242

7.9.4 ZnO量子点的光学特性 243

参考文献 244

第8章 介质薄膜材料 246

8.1 概述 246

8.2 电介质薄膜及应用 246

8.2.1 氧化物电介质薄膜的制备及应用 247

8.2.2 低介电常数含氟氧化硅薄膜 249

8.3 铁电薄膜及应用 251

8.3.1 铁电薄膜的结构制备和特性 251

8.3.2 铁电薄膜的应用 255

8.4 压电薄膜及应用 256

8.4.1 压电薄膜的制造技术 258

8.4.2 压电薄膜的压电性能 260

8.4.3 压电薄膜的应用 262

参考文献 263

第9章 高温超导薄膜材料 264

9.1 概述 264

9.2 高温超导薄膜的制备 266

9.2.1 对制膜技术的要求 266

9.2.2 高温超导薄膜的制备方法 266

9.2.3 阻挡层技术 268

9.3 高温超导薄膜材料的结构和性质 269

9.3.1 高温超导薄膜材料的结构 269

9.3.2 高温超导薄膜材料的性质 271

9.4 高温超导薄膜材料的应用 272

9.4.1 概述 272

9.4.2 高温超导约瑟夫森结技术及其应用 273

9.4.3 高温超导探测器的研究进展与应用前景 277

9.4.4 高温超导薄膜无源器件及应用 280

参考文献 281

第10章 巨磁阻薄膜材料 282

10.1 概述 282

10.2 磁性多层膜的巨磁阻效应 283

10.2.1 GMR效应的发现和简单原理 283

10.2.2 GMR及层间耦合的振荡现象 283

10.2.3 GMR与多层膜结构的依赖关系 284

10.2.4 GMR材料的应用 284

10.3 颗粒膜的巨磁阻效应 284

10.3.1 颗粒膜及其制备 285

10.3.2 颗粒膜的巨磁电阻效应 285

10.3.3 间断膜和混合膜的巨磁电阻效应 286

10.4 自旋阀多层膜的巨磁阻效应 287

10.4.1 自旋阀多层结构和巨磁阻效应 287

10.4.2 磁控溅射法制备自旋阀多层膜 288

10.5 掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应 289

10.5.1 掺杂稀土锰氧化物的巨磁电阻效应 289

10.5.2 掺杂稀土锰氧化物材料的结构和早期的研究结果 291

10.5.3 锰氧化物的巨磁电阻机制的研究 291

参考文献 292

第11章 其他薄膜材料 293

11.1 概述 293

11.2 超晶格和量子阱薄膜材料 293

11.2.1 超晶格概念的提出、发展及其意义 293

11.2.2 不同类型的半导体超晶格材料及其主要特征 294

11.2.3 半导体超晶格材料的生长技术 298

11.2.4 超晶格微结构材料的主要性能及应用 299

11.3 有机电致发光薄膜 300

11.3.1 有机电致发光的特点 300

11.3.2 器件的结构和制备 301

11.3.3 有机电致发光膜材料 302

11.3.4 蓝色有机电致发光 303

11.4 透明导电膜及其在电子工业方面的应用 304

11.4.1 透明导电膜的种类与特性 304

11.4.2 透明导电膜的制备方法 304

11.4.3 透明导电膜的用途 305

11.5 窄带隙红外光导薄膜材料（HgCdTe） 306

11.5.1 红外探测器与HgCdTe 306

11.5.2 HgCdTe薄膜材料的制备方法和特性 306

11.6 变色薄膜材料 308

11.6.1 电致变色膜 308

11.6.2 光学变色膜 309

11.6.3 热致变色膜 310

11.7 防伪技术和光学防伪膜 311

11.7.1 防伪技术的现状与薄膜防伪技术的发展 311

11.7.2 光学防伪膜的基本原理 312

11.7.3 整膜防伪膜的设计与工艺 313

11.7.4 碎膜防伪技术要点 313

11.7.5 防伪膜防伪效果的加强 313

参考文献 314

第12章 薄膜制备的新技术和检测手段 315

12.1 概述 315

12.2 溅射法 315

12.2.1 基本原理 316

12.2.2 射频溅射 317

12.2.3 磁控溅射 318

12.3 微波电子回旋共振化学气相沉积法 319

12.3.1 原理 319

12.3.2 特点 320

12.3.3 系统 320

12.4 分子束外延法 321

12.4.1 基本概念 321

12.4.2 生长原理及方法 321

12.4.3 生长特点 322

12.5 金属有机化学气相沉积法 323

12.5.1 原理 323

12.5.2 制膜系统 323

12.5.3 特点 325

12.6 直流电弧等离子体喷射化学气相淀积法 325

12.7 溶胶-凝胶法 326

12.7.1 概述 326

12.7.2 溶胶-凝胶方法制备薄膜工艺 326

12.8 电沉积法 327

12.8.1 概述 327

12.8.2 特点 328

12.9 脉冲激光沉积法 328

12.9.1 基本原理及物理过程 328

12.9.2 特点 330

12.10 触媒化学气相沉积法 330

12.11 薄膜检测手段 331

12.11.1 薄膜厚度测量 331

12.11.2 扫描电子显微镜分析 332

12.11.3 原子力显微镜分析 334

12.11.4 X射线衍射（XRD）分析 335

12.11.5 傅里叶变换红外光谱分析 335

12.11.6 激光拉曼光谱（Raman）分析 336

12.11.7 X射线光电子能谱分析 337

12.11.8 俄歇电子能谱分析 338

12.11.9 二次离子质谱分析 339

12.11.10 卢瑟福背散射分析 339

参考文献 340