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第7篇 半导体低维结构和量子器件 1

第1章 概述 3

1半导体低维结构的定义 3

2半导体低维结构材料的基本特性 3

2.1量子尺寸（约束）效应 3

2.2量子隧穿效应 4

2.3库仑阻塞效应 4

2.4量子干涉效应 5

2.5二维电子气和量子霍尔（Hall）效应 5

3半导体低维结构的制备技术 5

3.1分子束外延（MBE）技术 5

3.2金属有机物化学气相淀积（MOCVD）技术 6

3.3半导体微结构材料生长和精细加工相结合的制备技术 6

3.4应变自组装纳米半导体结构生长技术 6

4半导体低维结构材料的评价技术 6

4.1近场光学显微镜 6

4.2显微拉曼光谱技术 7

5半导体量子器件 8

5.1低维结构半导体电子器件 8

5.2低维结构半导体光电子器件 9

6半导体低维结构材料和量子器件的发展趋势 11

第2章 半导体低维结构物理 12

1 GaAs／AlGaAs调制掺杂异质结构中的二维电子气 12

1.1二维电子（2DEG）的形成 12

1.2 2DEG的能级结构 12

1.3 2DEG的面密度N6 13

1.4 2DEG的散射机制 14

1.5强磁场中的2DEG 15

1.6量子霍尔效应 15

2量子阱和超晶格 18

2.1计算电子能级结构的包络函数模型 18

2.2量子阱的能级结构 18

2.3超晶格的能级结构 20

2.4量子阱、超晶格的光学性质 21

2.5双势垒结构中的共振遂穿现象 23

3量子线和量子点 25

3.1量子线的电子能级结构 25

3.2量子点的电子能级结构 25

3.3量子线、量子点的光学性质 27

第3章 半导体低维结构材料的制备技术 32

1金属有机气相外延 32

1.1生长系统 32

1.2原材料 33

1.3生长机构 37

1.4化合物半导体材料的外延生长 42

2分子束外延（molecular beam epitaxy） 53

2.1设备 54

2.2基本原理 55

2.3生长技术 57

2.4 MBE的衍生技术 59

2.5分子束外延材料及其应用 61

3半导体低维结构材料的制备方法 64

3.1晶格匹配GaAs／AlGaAs量子阱材料的MBE生长技术 64

3.2量子阱结构的应变异质外延生长 65

3.3层状异质结构生长与精细加工相结合制备量子线、量子点结构 65

3.4量子线、量子点的化学合成方法 66

3.5量子线的VLS生长技术 66

3.6量子线的MBE直接生长方法 66

3.7应变自组装生长量子点、量子线结构 67

3.8量子点的可控生长技术 69

第4章 半导体低维结构材料的评价技术 73

1透射电子显微分析技术 73

1.1工作原理 73

1.2 TEM结构 73

1.3工作模式 73

1.4 TEM制样 74

1.5应用实例 74

2扫描电子显微镜技术 75

2.1工作原理 75

2.2工作模式 75

2.3 SEM样品制备 76

2.4应用实例 76

3扫描隧道电流显微镜技术 76

3.1工作原理 76

3.2隧道电流谱 76

3.3半导体样品的制备和处理 77

3.4应用实例 77

4原子力显微镜（AFM）测试技术 78

4.1工作原理 78

4.2 AFM工作模式 78

4.3针尖效应 79

4.4 AFM的应用 79

5 X射线散射（XRD）技术 79

5.1工作原理 79

5.2 X散射技术的种类 80

5.3倒格子空间的扫描模式 81

5.4应用 81

6光荧光谱和荧光激发光谱技术 82

6.1工作原理 82

6.2实验装置 82

6.3空间分辨PL谱技术 83

6.4应用实例 83

7反射高能电子衍射 84

7.1工作原理 84

7.2 RHEED的应用 84

8反射差分谱 85

8.1工作原理 85

8.2应用实例 86

第5章 半导体高频、高速微电子器件及其应用 88

1场效应器件 88

1.1 GaAs MESFET 89

1.2 GaAs HEMT 89

1.3 InP HEMT器件 91

1.4 MHEMT（Metamorphic High Electron Mobility Transistor，变晶格高电子迁移率晶体管） 92

1.5 InAs HEMT 93

1.6 GaN HEMT 93

2异质结双极晶体管（HBT） 95

2.1 GaAs HBT 96

2.2 InP HBT 97

2.3 MHBT（Metamorphic Heterojuction BipolarTransistor，变晶格异质结双极晶体管） 100

2.4 InAs HBT 102

2.5 SiGe HBT 102

2.6 GaN-Based HBT 104

第6章 半导体量子阱激光器 105

1量子阱中电子的能量状态和状态密度分布 105

2量子阱的光学增益 106

3量子阱激光器的特性 107

3.1阈值电流特性 107

3.2光谱线宽特性 107

3.3温度特性 107

3.4偏振选择特性 107

3.5动态特性 108

4应变量子阱激光器 108

4.1晶格失配与应变 108

4.2应变量子阱能带结构 109

4.3应变量子阱增益 110

4.4应变量子阱激光器 111

5量子阱激光器的制备技术 112

5.1 MOCVD 112

5.2MBE 112

6半导体量子阱激光器的应用 113

6.1光纤通信 113

6.2光存储 113

6.3激光二极管泵浦固体激光器（DPSS） 114

6.4气体探测 114

6.5低维量子限制激光器 115

第7章 新型半导体量子器件 116

1量子阱红外探测器 116

1.1工作原理 116

1.2 GaAs／AlGaAs量子阱红外探测器性能 117

1.3热电子晶体管探测器 118

1.4多色量子阱红外探测器 118

1.5量子点红外探测器 119

1.6焦平面阵列（FPA） 120

1.7 FPA应用 120

2量子级联激光器 122

2.1量子级联激光器的工作原理 123

2.2量子级联激光器的结构与特性 126

2.3量子级联激光器的应用 127

2.4量子级联激光器研究的新进展 128

3垂直腔面发射激光器 129

3.1 VCSEL结构 130

3.2 VCSEL基本特性 131

3.3各类VCSEL 133

4量子点激光器 134

4.1量子点激光器的特性 134

4.2量子点激光器的结构 135

4.3量子点激光材料的外延生长 135

4.4 GaAs基长波长量子点激光器 135

参考文献 137

第8篇 存储材料 141

第1章 概述 143

1光盘存储技术的发展 143

2高密度光盘存储材料 144

2.1可录型光盘存储材料 144

2.2相变型光盘存储材料 144

3超高密度光存储材料 144

3.1光学全息存储材料 144

3.2近场光存储材料 145

3.3电子俘获光存储材料 145

3.4光子选通光存储材料 145

3.5双光子吸收光存储材料 146

3.6多波长多阶光存储材料 146

4磁性和磁光存储材料 146

4.1磁性存储材料 146

4.2磁记录磁头材料 147

4.3磁光盘存储材料 147

4.4光磁混合存储材料 147

5非易失性存储材料 148

第2章 可录光盘存储材料 149

1 CD-R光盘存储材料 149

1.1 CD-R光盘存储材料概述 150

1.2 CD-R光盘存储材料的光谱性质 152

1.3 CD-R光盘存储材料的光学常数 154

1.4 CD-R光盘存储材料的热学性质 154

1.5 CD-R光盘的记录性能测试主要参数 155

2 DVD-R光盘存储材料 157

2.1 DVD-R光盘存储材料概述 158

2.2 DVD-R光盘存储材料的光谱性质 159

2.3 DVD-R光盘存储材料的光学常数 159

2.4 DVD-R光盘存储材料的热学性质 160

2.5 DVD-R光盘的记录性能测试主要参数 160

2.6可录光盘存储数据寿命预测 161

3蓝光可录光盘存储材料 162

3.1无机蓝光可录光存储材料 162

3.2有机蓝光可录光存储材料 164

第3章 相变光存储材料 168

1相变光存储原理 168

2相变光存储材料的重要性质 169

2.1对激光的响应 169

2.2反射率对比度 169

2.3擦除速度和稳定性 170

2.4写／擦循环性能 171

3重要的相变光存储材料体系 172

3.1 Ge-Sb-Te三元化合物 172

3.2 In-Ag-Sb-Te四元合金 173

3.3其他相变光存储材料 174

4相变光存储材料的掺杂改性 175

4.1掺杂金属元素 175

4.2掺杂气体元素 177

5超高密度相变光存储 177

5.1近场光存储 177

5.2超分辨技术 178

5.3超分辨近场结构 178

第4章 光学全息存储材料 180

1光学全息存储的基本原理 180

1.1基本原理 180

1.2全息存储的特点 180

1.3全息存储的分类 180

1.4全息存储记录材料的性能表征 181

1.5全息存储对记录材料的要求 181

2卤化银乳胶全息记录材料 181

2.1卤化银乳胶全息记录材料的构成和光化学反应原理 181

2.2卤化银全息记录材料的显影 181

2.3定影过程 181

2.4漂白过程 182

3重铬酸盐明胶（DCG） 182

3.1重铬酸盐明胶的光化学反应原理 182

3.2处理方法 182

3.3性能特点及其应用 182

4光致聚合物 182

4.1光致聚合物全息存储的机理 183

4.2光致聚合物的构成 183

4.3光聚物的高密度全息记录特性 183

4.4光致聚合物的高密度全息存储特性 185

5光折变晶体 185

5.1光折变晶体产生光折变效应的原理 186

5.2光折变全息图的挥发和固定 186

5.3光折变晶体的分类 186

5.4铌酸锂晶体的生长与性能 187

6光折变聚合物 187

6.1非线性聚合物为基体的系统 187

6.2以惰性聚合物为基体的系统 187

6.3以电荷传输体聚合物为基体的系统 188

6.4玻璃态和全功能型光折变聚合物材料 188

6.5液晶光折变聚合物材料 189

7光致变色材料 189

7.1光致变色材料的光致变色机理 189

7.2光致变色材料的全息性能 189

8光导热塑材料 189

8.1光导热塑材料的全息记录机理 189

8.2光导热塑材料的成分 189

8.3材料的全息性能 189

9其他存储材料 190

9.1光致抗蚀剂 190

9.2金属薄膜 190

9.3磁光薄膜 190

9.4硫族化合物玻璃 190

第5章 近场光存储材料 192

1近场光存储的实现途径 192

2近场光存储材料 194

2.1一次写入型近场光存储材料 194

2.2磁光可擦写型近场光存储材料 197

2.3相变可擦写型近场光存储材料 199

2.4光致变色可擦写型近场光存储材料 201

3超分辨近场结构中的掩膜材料 205

第6章 电子俘获光存储材料 208

1电子俘获光存储原理 208

2电子俘获材料的制备 208

3电子俘获光存储材料的特性 209

3.1光谱特性 209

3.2写入和读出相对效率与温度的关系 210

3.3写入和擦除特性 210

4电子俘获光存储系统 211

4.1电子俘获光盘驱动器 211

4.2多进制存储 211

4.3破坏性读出 211

4.4存储信息的稳定性 211

4.5数据传输速率 211

4.6应用 212

第7章 光子选通光存储材料 213

1无机材料 213

1.1 Sm2+掺杂PGSHB无机材料体系 213

1.2 EU2+掺杂玻璃体系 215

2有机材料 215

2.1卟啉类化合物 215

2.2有机聚合物 217

第8章 双光子吸收光存储材料 218

1双光子激发光致变色材料 218

2双光子激发光致聚合材料 219

3双光子激发光致氧化材料 219

4双光子激发光致荧光漂白材料 220

5双光子激发光折变材料 221

第9章 多波长多阶光存储材料 222

1二芳基乙烯光致变色材料 223

2螺吡喃光致变色材料 225

3胆甾醇型液晶材料 225

4其他材料 225

第10章 磁性存储材料 226

1磁记录过程简介 226

1.1模拟式磁记录 226

1.2数字式磁记录 226

2磁记录材料综述 226

3水平磁记录磁粉材料 227

3.1 γ-Fe2 P3磁粉 227

3.2包钴的γ-Fe2 O3磁粉 227

3.3 CrO2磁粉 227

3.4金属磁粉 228

4水平磁记录连续薄膜及介质 228

4.1高密度化对记录介质的要求 228

4.2高密度水平磁记录连续薄膜介质的制备 228

4.3超高密度水平磁存储薄膜介质 229

5垂直磁记录及存储材料 232

5.1高密度（短波长）记录中出现的问题 232

5.2垂直磁记录介质 232

5.3垂直磁记录用的钡铁氧体涂布介绍 232

5.4垂直磁记录用的CoCr合金膜 233

5.5磁头与介质的磁相互作用 234

5.6垂直磁记录介质的研究进展 236

第11章 磁头材料 237

1环形磁头的工作原理 238

2环形磁头的性能指标 238

3对磁芯材料的要求 239

4薄片合金磁芯磁头 239

5铁氧体材料的制备和性能 240

6铁氧体磁头的应用 241

7薄膜磁头 242

8电镀薄膜磁头材料 243

9溅射薄膜 243

10磁电阻读出头材料 244

11巨磁电阻效应及其应用 246

12磁性隧道结 247

第12章 磁光光盘存储材料 249

1磁光光盘存储技术 249

2磁光光盘存储材料 251

2.1稀土-过渡族金属非晶态材料 251

2.2金属合金铁磁性磁光多晶薄膜 252

2.3氧化物系列磁光存储薄膜 253

2.4光磁混合记录技术 256

第13章 光磁混合存储及其材料 258

1热辅助磁记录技术（HAMR） 258

2热辅助磁记录技术的特性 259

3热辅助磁存储介质材料 263

4热辅助磁存储磁头设计 266

5总结和展望 268

第14章 非易失性存储材料 269

1相变随机存储材料 269

1.1 OUM的研究历程和现状 269

1.2 OUM的读写擦原理 270

1.3相变随机存储材料 271

1.4 OUM的发展趋势 272

2磁阻随机存储材料 273

2.1 MRAM的读写原理 273

2.2 MRAM的发展概况和现状 274

2.3巨磁阻存储材料 274

2.4 MRAM的发展趋势 277

3铁电随机存储材料 278

3.1 FeRAM的发展概况和现状 278

3.2 FeRAM的存储原理 278

3.3铁电存储材料 279

3.4 FeRAM集成工艺 279

3.5 FeRAM的可靠性分析 280

参考文献 281

第9篇 显示材料 293

第1章 荧光粉显示技术 295

1荧光粉的发光机理 295

1.1电子束激励荧光粉发光的物理过程 295

1.2荧光粉的发光中心 296

2阴极射线激励发光的主要荧光粉的发光机理及其光学性质 297

2.1 Ⅱ b-Ⅳb族化合物 297

2.2发光中心是稀土离子的荧光粉 300

3荧光粉的合成与处理工艺 303

3.1合成的通用工艺 303

3.2表面处理 306

3.3彩色CRT荧光粉的后处理工艺 307

3.4彩色CRT用荧光粉的制备工艺 308

3.5荧光粉的涂覆工艺 308

4阴极射线管用荧光粉 311

4.1阴极射线管的结构和原理 311

4.2彩色CRT 312

4.3示波用CRT 312

4.4其他类型CRT 312

4.5 CRT对荧光粉的一般要求 313

4.6实用CRT荧光粉 314

4.7 CRT荧光粉型号的命名体系 321

5真空荧光显示用荧光粉 326

5.1真空荧光显示器件 326

5.2 VFD器件的结构和工作原理 326

5.3 VFD对荧光粉的要求 326

5.4 VFD器件用荧光粉 327

6场致发射显示（FED）用荧光粉 329

6.1 FED的结构与工作原理 329

6.2场致发射体的制造工艺 329

6.3 FED用荧光粉 330

7 X射线激发的荧光粉 330

7.1 X射线增强屏 330

7.2 X射线像增强器用的荧光粉 331

7.3 X射线荧光屏用荧光粉 332

8等离子体显示用荧光粉 332

8.1等离子体显示板（PDP） 332

8.2放电气体 333

8.3发光机理 333

8.4真空紫外荧光粉和它们的特性 334

8.5彩色PDP显示的特性 335

第2章 液晶材料和液晶显示技术 336

1液晶材料和其他辅助材料 336

1.1液晶的概念及分类 336

1.2液晶的相结构 337

1.3液晶的热力学性质 337

1.4液晶的化学结构与物理性质 337

1.5显示对液晶材料的性能要求 343

1.6显示用液晶材料 344

1.7液晶显示用其他原材料 350

2液晶显示的基本原理 359

2.1扭曲向列液晶显示 359

2.2超扭曲向列液晶显示 360

2.3有源矩阵液晶显示 362

2.4宾-主型液晶显示 364

2.5胆甾-向列相变型液晶显示 365

2.6铁电液晶显示 366

2.7聚合物分散型液晶显示 367

第3章 有机电致发光显示 369

1有机电致发光显示技术 369

1.1特点和应用 369

1.2结构和原理 370

1.3制备工艺 370

1.4彩色化技术 371

2有机电致发光显示材料分类 371

3小分子有机电致发光材料 372

3.1空穴传输材料 372

3.2电子传输材料 373

3.3发光材料 374

3.4其他小分子材料 377

4聚合物有机电致发光材料 377

4.1聚合物电致发光材料的分类 377

4.2 PPV及其衍生物 377

4.3聚苯及其衍生物 378

4.4聚烷基芴（PAF） 378

4.5聚噻吩及其衍生物 379

4.6聚乙烯咔唑及其他 379

4.7聚苯胺阳极和柔性基片 379

5有机电致发光材料性能参数 379

5.1材料纯度 379

5.2发光性能和荧光量子效率 380

5.3热稳定性能 380

5.4能级结构 380

5.5成膜性能 380

6有机电致发光器件性能参数 380

第4章 无机电致发光和电子纸显示技术 382

1无机电致发光显示技术 382

1.1无机EL的特点 382

1.2粉末型交流电致发光显示器件（ACPEL） 382

1.3薄膜型交流电致发光显示器件（ACTFEL） 383

1.4无机EL材料 383

1.5新型无机EL技术 384

2电子纸显示技术 384

2.1器件结构及工作原理 385

2.2电泳显示材料 386

参考文献 388

第10篇 通信光纤材料及其工艺 390

第1章 概述 391

1通信光纤的发展历史和应用现状 391

2光纤导光和光纤通信的原理 391

3光纤的制造 392

4光纤的损失 393

5光纤的接续和光缆 393

第2章 通信光纤的传输理论和设计 395

1多模光纤的传输理论 395

2单模光纤的传输理论 395

2.1单模传输的条件 395

2.2偏振的概念 396

2.3单模光纤的色散 397

2.4色散位移光纤 398

3常规单模光纤的设计 398

4色散位移单模光纤的设计 399

5色散补偿光纤的设计 405

6其他一些特种光纤的设计 406

6.1抗弯光纤 406

6.2特种截止光纤 406

7多模光纤的设计 407

第3章 光纤原材料 409

1光纤材料概述 409

2光纤材料对光纤特性的影响 409

2.1材料对光纤衰减的影响 409

2.2材料和传输带宽的关系 410

3石英玻璃光纤所用原材料 411

3.1主要原材料及其物化性能 411

3.2对光纤原材料纯度的要求 411

3.3石英光纤制造工艺中采用的新原材料 415

4石英玻璃光纤材料的制备工艺和提纯技术 415

4.1高纯试剂制备和提纯技术简介 415

4.2光纤用主要原材料提纯工艺 416

4.3光纤用气体原料的纯化 418

5石英玻璃光纤原材料的纯度检测 419

5.1金属杂质离子的检测 419

5.2含氢化合物的检测 419

5.3高纯气体的纯度检测方法 420

5.4高纯气体纯度测试仪表 420

6 高纯气体的储藏、输送 421

第4章 预制棒的各种制作工艺及其设备 422

1概述 422

2芯棒工艺及设备 422

2.1 MCVD工艺及设备 422

2.2 OVD工艺及设备 426

2.3 VAD工艺及设备 430

2.4 PCVD工艺及设备 434

3外包层工艺及其设备 442

3.1套管法 442

3.2粉末外包层法 445

3.3等离子体外包层法 446

4溶胶-凝胶预制棒工艺及设备 447

4.1溶胶-凝胶工艺原理 447

4.2溶胶-凝胶工艺在光纤制造中的应用 449

第5章 光纤拉制工艺与设备 452

1光纤成形机理及拉制工艺 452

1.1玻璃的特性 452

1.2玻璃的转变 452

1.3光纤的成形机理 452

1.4光纤拉制工艺过程 452

2光纤拉制过程对光纤性能的影响 453

2.1光纤成形阶段对性能的影响 453

2.2涂覆阶段对性能的影响 453

3拉制工艺对设备的要求 454

3.1拉丝设备组成及其功能 454

3.2高温炉 455

3.3涂覆系统 456

3.4牵引、卷绕装置 456

3.5强度筛选机 457

3.6套管拉丝技术 457

第6章 套塑成缆工艺及其设备 458

1光纤套塑工艺及其设备 458

1.1光纤松套工艺及其设备 458

1.2紧套工艺 461

2光缆成缆工艺 462

2.1光缆的绞合工艺 462

2.2光缆的护套工艺 464

第7章 光纤的特性、标准及其测试方法 467

1光纤的特性 467

1.1多模光纤的特性 467

1.2单模光纤的特性 467

2有关光纤和光缆的国际、国内标准 470

2.1 ITU-T的建议 470

2.2 IEC有关光纤和光缆的国际标准 471

2.3中华人民共和国国家标准 471

2.4国内通信行业标准 472

2.5国际、国内标准中光纤类别对照 472

2.6单模光纤参数的标准值（或建议值） 472

2.7多模光纤参数的标准值（或建议值） 475

3特性参数的测量方法 475

3.1单模光纤的测量方法 476

3.2多模光纤的测量方法 483

第8章 光纤的接续 484

1概述 484

2光纤接续的损耗 484

2.1单模光纤连接损耗分析 484

2.2多模光纤连接损耗分析 485

3光纤的永久连接 485

3.1光纤端面的制备 486

3.2光纤的熔接 486

3.3光纤的机械连接 487

4光纤的活动连接 489

4.1光纤活动连接器基本原理和结构 489

4.2几种基本光纤活动连接器简介 489

5总结与展望 491

第9章 特种光纤 492

1色散补偿光纤 492

2保偏光纤 492

3掺稀土离子光纤 493

3.1掺铒光纤 493

3.2掺镱光纤 493

3.3掺铥光纤 494

4光子晶体光纤 494

4.1光子晶体 494

4.2光子晶体光纤 494

5其他特种光纤 495

第10章 展望——通信光纤的技术发展动向及应用前景 496

1通信光纤的技术发展动向 496

2应用前景 497

参考文献 499

第11篇 全固态激光器及相关材料 501

第1章 概述 502

第2章 激光光纤的材料及其制备 508

1光纤的分类 508

2光纤材料要求 509

3多组分光学玻璃光纤及其制备方法 509

3.1氟化物玻璃光纤 509

3.2硫属化合物玻璃光纤 510

4低水峰石英光纤 510

4.1掺杂、纤芯和包层 511

4.2低水峰石英光纤预制棒制造 511

4.3光纤拉制 514

5用于放大器和激光器的掺杂光纤 515

5.1玻璃基质中的稀土离子 515

5.2掺杂光纤的制造与特性测量 521

5.3掺杂光纤的特性参数 525

6塑料光纤 526

6.1塑料光纤的优点 526

6.2塑料光纤设计及制备 526

6.3塑料光纤制备的关键技术 527

6.4发展展望 527

7光子晶体光纤 528

7.1光子晶体光纤的制备 528

7.2光子晶体光纤的导光机理 528

7.3光子晶体光纤的特性及应用 528

7.4光子晶体光纤的研究方法 531

第3章 激光晶体材料及其制备 532

1红宝石 532

2 Nd：YAG 533

3 Yb3+：YAG 535

4 Nd3+：YVO4激光晶体 537

5 Nd：GGG激光晶体 538

6 Nd：YLF 540

7掺钛蓝宝石（Ti3+：Al2 O3）激光晶体 541

8紫翠绿宝石（BeAl2 O4：Cr3+） 543

9激光自倍频晶体 544

10激光晶体的制备 546

第4章 大功率半导体激光器的发展与应用 549

1半导体激光器的发展与应用 549

1.1大功率半导体激光器单管的发展 549

1.2大功率半导体激光器列阵的发展 550

1.3大功率半导体激光器的应用 551

2大功率半导体激光器件结构 552

2.1大功率半导体激光器外延结构的设计 552

2.2大功率半导体激光器的横向结构设计 554

2.3大功率半导体激光器的纵向结构设计 555

2.4大功率半导体激光器的散热结构 556

3大功率半导体激光器的材料生长及器件制作 557

3.1大功率半导体激光器的材料及其特性 557

3.2大功率半导体激光器的材料生长 557

3.3大功率半导体激光器的器件制作 562

第5章 非线性光学晶体及其制备 565

1低温相偏硼酸钡 565

1.1 Nd：YAG激光倍频 566

1.2超快脉冲激光倍频 566

1.3钛宝石激光和Alexandrite激光倍频 566

1.4在OPO和OPA中的应用 566

1.5在电光调制中的应用 567

2三硼酸锂 567

3氟代硼铍酸钾 568

4三硼酸铯 570

5硼酸铯锂 571

6磷酸氧钛钾 574

7准相位匹配技术和周期极化铌酸锂晶体 576

7.1准相位匹配原理 576

7.2铌酸锂极化过程 578

7.3主要应用情况 579

8铌酸钾 579

9非线性光学晶体的制备 583

参考文献 587

第12篇 稀土磁性材料与自旋电子材料 589

第1章 稀土永磁材料 591

1概述 591

1.1永磁材料的磁参量 591

1.2稀土永磁材料的发展概况 595

1.3稀土永磁材料的种类及特点 596

1.4稀土永磁材料的功能特性及其与高新技术的关系 597

1.5稀土永磁合金的晶体结构和内禀磁性能 597

2烧结稀土永磁材料 599

2.1 1：5型稀土钴永磁材料 600

2.2 2：17型稀土钴永磁材料 606

2.3 Nd-Fe-B系永磁材料 614

3黏结稀土永磁材料 630

3.1黏结稀土永磁材料的特点 630

3.2黏结稀土永磁材料的种类及制备工艺 630

3.3磁粉的主要制备方法 631

3.4商用黏结稀土永磁材料 635

3.5新型黏结稀土铁系永磁材料 637

第2章 磁制冷与磁蓄冷材料 644

1磁卡效应热力学基础 646

2顺磁盐 647

3稀土金属与合金 648

3.1稀土金属 648

3.2稀土合金 650

4含稀土金属间化合物 652

4.1稀土-Al合金 652

4.2稀土-Ni合金 653

4.3稀土-Fe合金 654

4.4稀土-Co合金 654

5稀土与非磁性元素合金 655

5.1 Gd5（Six Ge1-x）合金 655

5.2 GdxR5-x Si4合金 656

5.3 LaFe11.2 CO0.7 Si1.1合金 658

6稀土氧化物 658

6.1石榴石 658

6.2.钙钛矿结构 658

7非稀土磁制冷材料 659

8小制冷机磁蓄冷器 660

9磁性蓄冷材料 660

第3章 稀土巨磁致伸缩材料 662

1磁致伸缩现象与磁致伸缩材料 662

1.1磁致伸缩 662

1.2磁致伸缩应变的描述 662

1.3磁弹性能 663

1.4磁致伸缩的逆效应 663

1.5磁致伸缩材料 663

2巨磁致伸缩材料的功能特性及其与高新技术的关系 663

2.1磁致伸缩材料的功能特性 663

2.2巨磁致伸缩材料与高技术的关系 663

3磁致伸缩材料应用原理及其应用对材料性能的要求 664

3.1磁致伸缩材料的应用原理 664

3.2磁致伸缩驱动棒的能量转换原理和磁机械耦合系数k33 664

3.3使用对磁致伸缩材料性能的要求 665

4磁致伸缩材料的发展及分类 666

4.1磁致伸缩材料的发展 666

4.2磁致伸缩材料的分类 667

5 RFe2系材料的相图，稀土铁化合物的结构与内禀磁特性 667

5.1 Tb-Fe、Dy-Fe、Sm-Fe二元系相图 667

5.2 Tb-Dy的二元相图 668

5.3 R-Fe二元化合物的晶体结构和磁致伸缩 668

6 （Tb，Dy）Fe2合金系磁晶各向异性的相互补偿 671

7 Tbx Dy1-x Fe2稀土巨磁致伸缩材料的制备与晶体生长原理 672

7.1熔体定向凝固制造单晶或取向多晶材料的技术 672

7.2熔体定向凝固制备轴向取向柱晶材料的原理 674

7.3 Tb-Dy-Fe区熔定向凝固时轴向择优生长方向 675

8 Tb-Dy-Fe合金的晶体定向凝固晶体轴向取向与商品巨磁致伸缩材料 676

8.1 Tb-Dy-Fe合金晶体磁致伸缩应变的各向异性 676

8.2非取向多晶与取向多晶体的磁致伸缩应变 676

8.3 Tb-Dy-Fe合金的［112］轴向取向的磁致伸缩应变λ112 677

8.4 Tb-Dy-Fe合金的［110］轴向取向的磁致伸缩应变λ110 677

8.5商品稀土巨磁致伸缩材料及其特性 678

9稀土巨磁致伸缩材料（Tb，Dy）Fey的显微结构 679

9.1 Tb-Dy-Fe三元合金的相图和相组成 679

9.2 Tb0.27～0.35 Dy0.73～0.65 Fe1.95合金铸态的显微组织 680

9.3重稀土元素Tb和Dy在组成相中的分布 680

9.4 Tb-Dy-Fe磁致伸缩材料的晶体缺陷 681

10稀土巨磁致伸缩材料Tb-Dy-Fe的热处理 682

10.1一般热处理 682

10.2热处理前后材料的显微组织结构的变化 682

10.3磁场热处理 683

11 Tb-Dy-Fe的畴结构与磁化过程 686

11.1 Tb-Dy-Fe的畴结构 686

11.2磁化过程与磁致伸缩应变 686

12预压应力与磁致伸缩材料的性能 687

12.1预压应力的大小对λ～H曲线的影响 687

12.2预压应力的大小对k33曲线的影响 688

12.3三种轴向取向样品形成90°畴结构所需的预压应力 688

13其他巨磁致伸缩材料 698

14 Tb-Dy-Fe材料的稳定性 698

14.1化学稳定性 698

14.2环境稳定性 698

15 Tb-Dy+Fe材料的性能测量 690

15.1 λ的测量 690

15.2 k33的测量 691

15.3弹性模量E与声速v的测量 691

15.4磁导率μ的测量 691

16巨磁致伸缩材料的应用 691

16.1巨磁致伸缩材料的应用范围 692

16.2巨磁致伸缩材料的应用设计 692

第4章 磁光存储材料 695

1磁光存储技术的发展进程 695

2磁光存储的物理基础和对材料性能的要求 697

2.1磁光存储原理 697

2.2磁光记录读出原理 697

2.3对磁光存储材料的基本要求 697

3磁光存储材料 697

3.1稀土-过渡族金属非晶态材料 698

3.2金属合金铁磁性磁光多晶薄膜 700

3.3氧化物系列磁光存储薄膜 701

4光磁混合记录技术 704

4.1研究光磁混合记录的背景 704

4.2光磁混合记录的记录和读出原理 704

4.3光磁混合记录材料 704

第5章 巨磁电阻材料 706

1磁性多层膜的巨磁电阻效应 706

1.1巨磁电阻效应的简单图像——双电流模型 706

1.2巨磁电阻效应物理学 707

2隧穿巨磁电阻效应 710

3材料和应用 711

4磁性颗粒膜的巨磁电阻效应 713

4.1自旋相关散射 713

第6章 庞磁电阻材料 715

1钙钛矿锰氧化物的庞磁电阻效应 715

1.1晶体结构和磁结构 715

1.2磁性相图 717

1.3理论概述 718

1.4输运性质和磁电阻效应 719

1.5非本征磁输运现象 721

1.6相分离 722

2 Fe3 O4的庞磁电阻效应 724

第7章 稀释磁性半导体材料 726

1稀释磁性半导体的磁性 726

2自旋的注入 728

2.1创造自旋极化载流子-光学激发 729

2.2注入自旋 729

2.3自旋极化的探测 730

2.4自旋弛豫 730

3自旋的输运 730

4稀磁半导体材料的性能和应用 731

4.1稀磁半导体材料的性能 731

4.2基于稀磁半导体材料的自旋功能器件 731

5高居里温度稀磁半导体材料 732

5.1（Ga，Mn）P 732

5.2（Ga，Mn）N 733

5.3（Zn，Mn）O 733

参考文献 734