目錄
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 元素和合金的相圖 2
1.3 固溶體的能量 4
1.4 固溶體的組態(tài)熵 5
1.5 界面相 6
1.6 界面曲率半徑對(duì)壓強(qiáng)的影響 10
1.7 晶體表面能、界面能和黏附能 10
1.8 固體表面張力的測(cè)定方法 13
1.9 表面能對(duì)薄膜穩(wěn)定性的影響 14
參考文獻(xiàn) 16
第二章 晶體和晶體表面的對(duì)稱性 17
2.1 晶體的對(duì)稱性 17
2.1.1 晶體的平移對(duì)稱性（平移群）17
2.1.2 14種布拉維點(diǎn)陣和7種晶系 18
2.1.3 32種點(diǎn)群 20
2.1.4 230種空間群 22
2.1.5 群的基本概念 23
2.2 晶體表面的對(duì)稱性 24
2.2.1 晶體表面的平移對(duì)稱性 24
2.2. 25種二維布拉維點(diǎn)陣和4種二維晶系 25
2.2.3 10種二維點(diǎn)群 26
2.2.4 17種二維空間群 27
2.3 晶面間距和晶列間距公式 28
2.3.1 晶面間距公式 28
2.3.2 晶列間距公式 29
2.4 倒易點(diǎn)陣 30
2.4.1 三維倒易點(diǎn)陣 30
2.4.2 二維倒易點(diǎn)陣 30
2.4.3 倒易點(diǎn)陣矢量和晶列、晶面的關(guān)系 31
參考文獻(xiàn) 33
第三章 晶體表面原子結(jié)構(gòu) 35
3.1 一些晶體表面的原子結(jié)構(gòu) 35
3.2 表面原子的配位數(shù) 40
3.3 表面的臺(tái)面-臺(tái)階-扭折（TLK)結(jié)構(gòu) 41
3.4 鄰晶面上原子的近鄰數(shù) 43
3.5 晶體表面能的各向異性 44
3.6 臺(tái)階和臺(tái)面的粗糙化 47
參考文獻(xiàn) 48
第四章 再構(gòu)表面和吸附表面 49
4.1 再構(gòu)表面和吸附表面結(jié)構(gòu)的標(biāo)記 49
4.2 半導(dǎo)體再構(gòu)表面結(jié)構(gòu) 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 金屬再構(gòu)表面結(jié)構(gòu) 59
4.4 吸附表面結(jié)構(gòu) 59
4.4.1 物理吸附和化學(xué)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 金屬的吸附表面 63
4.5 表面相變 63
參考文獻(xiàn) 64
第五章 薄膜中的晶體缺陷 65
5.1 密堆積金屬中的點(diǎn)缺陷 65
5.1.1 八面體間隙 65
5.1.2 四面體間隙 66
5.2 半導(dǎo)體中的點(diǎn)缺陷 68
5.2.1 四面體間隙 68
5.2.2 就間隙 70
5.2.3 點(diǎn)缺陷的畸變組態(tài) 70
5.2.4 替代雜質(zhì)原子 72
5.3 表面點(diǎn)缺陷 73
5.4 位錯(cuò)和層錯(cuò) 76
5.4.1 面心立方金屬中的位錯(cuò)和層錯(cuò) 76
5.4.2 金剛石結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)和層錯(cuò) 80
5.4.3 閃鋅礦結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)和層錯(cuò) 83
5.4.4 纖鋅礦結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)和層錯(cuò) 84
5.5 孿晶界和其他面缺陷 85
參考文獻(xiàn) 87
第六章 外延薄膜中缺陷的形成過(guò)程 88
6.1 晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)對(duì)缺陷形成的影響 88
6.2 異質(zhì)外延薄膜中的應(yīng)變 91
6.2.1 外延薄膜的錯(cuò)配度 91
6.2.2 異質(zhì)外延薄膜中的應(yīng)變 91
6.3 外延薄膜中的錯(cuò)配位錯(cuò).92
6.3.1 產(chǎn)生錯(cuò)配位錯(cuò)的驅(qū)動(dòng)力 92
6.3.2 錯(cuò)配位錯(cuò)的成核和增殖 95
6.4 島狀薄膜中的應(yīng)變和錯(cuò)配位錯(cuò) 99
6.5 外延薄膜中其他缺陷的產(chǎn)生 102
參考文獻(xiàn) 104
第七章 薄膜中的擴(kuò)散 105
7.1 擴(kuò)散的宏觀定律和微觀機(jī)制 105
7.2 麵擴(kuò)散 107
7.3 半導(dǎo)體晶體中的擴(kuò)散 109
7.4 短周期超晶格中的互擴(kuò)散 111
7.5 反應(yīng)擴(kuò)散 112
7.6 表面擴(kuò)散 116
7.6.1 表面擴(kuò)散的替代機(jī)制 116
7.6.2 表面擴(kuò)散系數(shù) 119
7.6.3 增原子落下表面臺(tái)階的勢(shì)壘 120
7.7 表面擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)研究方法 121
7.7.1 超高真空掃描隧道顯微鏡（STM)直接觀測(cè)法 121
7.7.2 場(chǎng)離子顯微鏡直接觀測(cè)法 123
7.7.3 濃度梯度法 123
7.7.4 表面張力引起的表面擴(kuò)散 123
7.8 電遷移 124
參考文獻(xiàn) 125
第八章 薄膜的成核長(zhǎng)大熱力學(xué) 126
8.1 體相中均勻成核 126
8.2 襯底上的非均勻成核 127
8.3 成核的原子模型 131
8.4 襯底缺陷上成核 133
8.5 薄膜生長(zhǎng)的三種模式 134
8.6 薄膜生長(zhǎng)三種模式的俄歇電子能譜（AES) 分析 139
參考文獻(xiàn) 140
第九章 薄膜的成核長(zhǎng)大動(dòng)理學(xué) 141
9.1 成核長(zhǎng)大的熱力學(xué)和動(dòng)理學(xué) 141
9.2 起始沉積過(guò)程的分類 144
9.3 成核率 147
9.4 臨界晶核為單個(gè)原子時(shí)的穩(wěn)定晶核密度 148
9.5 臨界晶核為多個(gè)原子時(shí)的穩(wěn)定晶核密度 151
9.6 成核長(zhǎng)大動(dòng)理學(xué)的透射電子顯微鏡研究 152
9.7 合并過(guò)程和熟化過(guò)程的影響 153
9.8 成核長(zhǎng)大過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬 155
9.9 厚膜的生長(zhǎng) 157
參考文獻(xiàn) 158
第十章 金屬薄膜的生長(zhǎng) 160
10.1 金屬超薄膜的成核過(guò)程 160
10.2 二維晶核的形貌 162
10.2.1 二維島的分形生長(zhǎng) 162
10.2.2 二維島的枝晶狀生長(zhǎng) 164
10.2.3 二維島的規(guī)則形狀生長(zhǎng) 165
10.3 準(zhǔn)二維逐層生長(zhǎng)和再現(xiàn)的逐層生長(zhǎng) 167
10.4 表面活性劑對(duì)二維逐層生長(zhǎng)的促進(jìn)作用 169
10.5 巨磁電阻金屬膜的生長(zhǎng) 170
10.5.1 巨磁電阻多層金屬膜 171
10.5.2 巨磁電阻金屬顆粒膜 174
10.6 作為軟X射線元件的周期性多層膜的生長(zhǎng)及其熱穩(wěn)定性 174
參考文獻(xiàn) 176
第十一章 半導(dǎo)體薄膜的生長(zhǎng) 178
11.1 臺(tái)階流動(dòng)和二維成核 178
11.2 自組織量子線和量子點(diǎn)的形成 183
11.3 雙層臺(tái)階的形成 184
11.4 超晶格的生長(zhǎng)和化學(xué)組分突變界面的形成 185
11.5 實(shí)際半導(dǎo)體薄膜的生長(zhǎng) 186
11.5.1 半導(dǎo)體的一些性質(zhì) 186
11.5.2 SiGe薄膜的生長(zhǎng) 187
11.5.3 金剛石薄膜的生長(zhǎng) 189
11.5.4 SiC薄膜的生長(zhǎng) 191
11.5.5 BN薄膜的生長(zhǎng) 192
11.5.6 GaN薄膜的生長(zhǎng) 193
11.5.7 AlN薄膜的生長(zhǎng) 195
11.6 非晶態(tài)薄膜的生長(zhǎng) 196
11.6.1 非晶態(tài)的分類（非金屬）196
11.6.2 非晶態(tài)材料的原子結(jié)構(gòu) 198
11.6.3 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模擬 202
11.7 石墨烯的制備、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 202
11.7.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 203
11.7.2 石墨烯的制備方法 203
11.7.3 石墨烯獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 207
11.8 拓?fù)浣^緣體的制備、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 213
11.8.1 量子霍爾效應(yīng)與量子自旋霍爾效應(yīng) 214
11.8.2 拓?fù)浣^緣體的能帶結(jié)構(gòu) 215
11.8.3 二維拓?fù)浣^緣體 216
11.8.4 三維拓?fù)浣^緣體 217
參考文獻(xiàn) 222
第十二章 氧化物薄膜的生長(zhǎng) 225
12.1 氧化物高溫超導(dǎo)體薄膜 225
12.2 氧化物磁性薄膜 229
12.2.1 巨磁電阻氧化物薄膜 229
12.2.2 磁光和磁記錄氧化物薄膜 230
12.3 氧化物鐵電薄膜 230
12.4 氧化物介質(zhì)薄膜 232
12.5 氧化物導(dǎo)電薄膜 233
參考文獻(xiàn) 233
第十三章 薄膜中的分形 235
13.1 分形的一些基礎(chǔ)知識(shí) 235
13.1.1 規(guī)則幾何圖形的維數(shù) 236
13.1.2 規(guī)則分形和它們的分維 236
13.1.3 隨機(jī)分形 239
13.1.4 隨機(jī)分形維數(shù)的測(cè)定 241
13.1.5 標(biāo)度不變性 242
13.2 多重分形 243
13.2.1 規(guī)則的多重分形譜 243
13.2.2 多重分形譜f(a) 的統(tǒng)計(jì)物理計(jì)算公式 246
13.2.3 隨機(jī)多重分形譜f(a) 的計(jì)算 248
13.3 薄膜中的一些分形現(xiàn)象.253
13.3.1 薄膜生長(zhǎng)初期的分形 253
13.3.2 非晶態(tài)薄膜中的分形晶化 254
13.3.3 溶液薄膜中的晶體生長(zhǎng) 258
13.3.4 其他薄膜中的分形生長(zhǎng) 258
13.4 金屬誘導(dǎo)非晶半導(dǎo)體薄膜低溫快速晶化 259
參考文獻(xiàn) 264
第十四章 薄膜的制備方法 266
14.1 真空蒸發(fā)和分子束外延 266
14.1.1 常規(guī)的真空蒸發(fā) 266
14.1.2 分子束外延 269
14.1.3 熱壁生長(zhǎng) 272
14.1.4 離子團(tuán)束生長(zhǎng) 272
14.2 濺射和反應(yīng)濺射 273
14.2.1 濺射 273
14.2.2 磁控濺射 274
14.2.3 離子束濺射 275
14.3 化學(xué)氣相沉積和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積 276
14.3.1 化學(xué)氣相沉積（CVD) 276
14.3.2 金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD) 277
14.3.3 原子層外延 278
14.4 激光恪蒸 279
14.5 液相外延和固相外延 281
14.5.1 液相外延生長(zhǎng) 281
14.5.2 固相外延生長(zhǎng) 282
14.6 有機(jī)薄膜生長(zhǎng) 284
14.6.1 朗繆爾—布洛吉特（Langmuir-Blodgett)法 284
14.6.2 自組裝單層膜（self-assem bledmono layer) 286
14.7 化學(xué)溶液涂層法 287
參考文獻(xiàn) 289
第十五章 薄膜研究方法 291
15.1 X射線衍射方法 291
15.1.1 研究晶體結(jié)構(gòu)的衍射方法的物理基礎(chǔ) 291
15.1.2 常規(guī)X射線衍射 295
15.1.3 高分辨和掠入射X射線衍射 296
15.1.4 外延薄膜的一些高分辨X射線衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果 298
15.1.5 掠入射衍射的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果 299
15.1.6 X射線吸收譜精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS) 302
15.2 電子顯微術(shù) 303
15.2.1 電子衍射 304
15.2.2 電子顯微衍射襯度像 306
15.2.3 高分辨電子顯微像 309
15.2.4 掃描電子顯微術(shù) 310
15.2.5 電子全息術(shù) 314
15.3 表面分析方法 315
15.3.1 反射高能電子衍射（RHEED) 315
15.3.2 低能電子衍射（LEED) 317
15.3.3 反射電子顯微術(shù)（REM) 和低能電子顯微術(shù)（LEEM) 319
15.3.4 氦原子散射（HAS) 320
15.3.5 場(chǎng)離子顯微鏡(FIM) 322
15.3.6 二次離子質(zhì)譜（SIMS) 323
15.3.7 俄歇電子能譜（AES) 324
15.4 光電子能譜（PES) 326
15.4.1 X光電子能譜（XPS) 328
15.4.2 紫外光電子能譜（UPS) 及反向光電子能譜（IPES) 330
15.4.3 角分辨光電子能譜（ARPES) 331
15.5 掃描探針顯微術(shù)（SPM) 334
15.5.1 掃描隧道顯微術(shù)和譜學(xué)(STM/STS) 334
15.5.2 原子力顯微術(shù)（AFM) 339
15.5.3 其他掃描探針顯微術(shù) 340
15.6 離子束分析方法 340
15.7 光學(xué)方法 342
15.7.1 反射光譜和吸收光譜 344
15.7.2 橢偏儀法 345
15.7.3 傅里葉變換紅外光譜 346
15.7.4 拉曼光譜 347
15.7.5 光致發(fā)光（PL)譜和陰極射線發(fā)光（CL)譜 348
參考文獻(xiàn) 350
索引 353