薄膜生长 第2版PDF电子书下载

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

2.2.2 5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 Si（111） 50

4.2.2 Si（001） 52

4.2.3 Si（110） 55

4.2.4 Ge（111） 55

4.2.5 Ge（001） 57

4.2.6 GeSi（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 Si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 六角间隙 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短路扩散 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 A1N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（α）的统计物理计算公式 246

13.2.3随机多重分形谱f（α）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激光熔蒸 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-assembled monolayer） 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