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 界面曲率半徑對壓強的影響 10
1.7 晶體表面能、界面能和黏附能 10
1.8 固體表面張力的測定方法 13
1.9 表面能對薄膜穩(wěn)定性的影響 14
參考文獻 16
第二章 晶體和晶體表面的對稱性 17
2.1 晶體的對稱性 17
2.1.1 晶體的平移對稱性（平移群）17
2.1.2 14種布拉維點陣和7種晶系 18
2.1.3 32種點群 20
2.1.4 230種空間群 22
2.1.5 群的基本概念 23
2.2 晶體表面的對稱性 24
2.2.1 晶體表面的平移對稱性 24
2.2. 25種二維布拉維點陣和4種二維晶系 25
2.2.3 10種二維點群 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 倒易點陣 30
2.4.1 三維倒易點陣 30
2.4.2 二維倒易點陣 30
2.4.3 倒易點陣矢量和晶列、晶面的關(guān)系 31
參考文獻 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 表面的臺面-臺階-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 臺階和臺面的粗糙化 47
參考文獻 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 64
第五章 薄膜中的晶體缺陷 65
5.1 密堆積金屬中的點缺陷 65
5.1.1 八面體間隙 65
5.1.2 四面體間隙 66
5.2 半導(dǎo)體中的點缺陷 68
5.2.1 四面體間隙 68
5.2.2 就間隙 70
5.2.3 點缺陷的畸變組態(tài) 70
5.2.4 替代雜質(zhì)原子 72
5.3 表面點缺陷 73
5.4 位錯和層錯 76
5.4.1 面心立方金屬中的位錯和層錯 76
5.4.2 金剛石結(jié)構(gòu)中的位錯和層錯 80
5.4.3 閃鋅礦結(jié)構(gòu)中的位錯和層錯 83
5.4.4 纖鋅礦結(jié)構(gòu)中的位錯和層錯 84
5.5 孿晶界和其他面缺陷 85
參考文獻 87
第六章 外延薄膜中缺陷的形成過程 88
6.1 晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)對缺陷形成的影響 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 外延薄膜中的錯配位錯.92
6.3.1 產(chǎn)生錯配位錯的驅(qū)動力 92
6.3.2 錯配位錯的成核和增殖 95
6.4 島狀薄膜中的應(yīng)變和錯配位錯 99
6.5 外延薄膜中其他缺陷的產(chǎn)生 102
參考文獻 104
第七章 薄膜中的擴散 105
7.1 擴散的宏觀定律和微觀機制 105
7.2 麵擴散 107
7.3 半導(dǎo)體晶體中的擴散 109
7.4 短周期超晶格中的互擴散 111
7.5 反應(yīng)擴散 112
7.6 表面擴散 116
7.6.1 表面擴散的替代機制 116
7.6.2 表面擴散系數(shù) 119
7.6.3 增原子落下表面臺階的勢壘 120
7.7 表面擴散的實驗研究方法 121
7.7.1 超高真空掃描隧道顯微鏡（STM)直接觀測法 121
7.7.2 場離子顯微鏡直接觀測法 123
7.7.3 濃度梯度法 123
7.7.4 表面張力引起的表面擴散 123
7.8 電遷移 124
參考文獻 125
第八章 薄膜的成核長大熱力學(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 薄膜生長的三種模式 134
8.6 薄膜生長三種模式的俄歇電子能譜（AES) 分析 139
參考文獻 140
第九章 薄膜的成核長大動理學(xué) 141
9.1 成核長大的熱力學(xué)和動理學(xué) 141
9.2 起始沉積過程的分類 144
9.3 成核率 147
9.4 臨界晶核為單個原子時的穩(wěn)定晶核密度 148
9.5 臨界晶核為多個原子時的穩(wěn)定晶核密度 151
9.6 成核長大動理學(xué)的透射電子顯微鏡研究 152
9.7 合并過程和熟化過程的影響 153
9.8 成核長大過程的計算機模擬 155
9.9 厚膜的生長 157
參考文獻 158
第十章 金屬薄膜的生長 160
10.1 金屬超薄膜的成核過程 160
10.2 二維晶核的形貌 162
10.2.1 二維島的分形生長 162
10.2.2 二維島的枝晶狀生長 164
10.2.3 二維島的規(guī)則形狀生長 165
10.3 準二維逐層生長和再現(xiàn)的逐層生長 167
10.4 表面活性劑對二維逐層生長的促進作用 169
10.5 巨磁電阻金屬膜的生長 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及其熱穩(wěn)定性 174
參考文獻 176
第十一章 半導(dǎo)體薄膜的生長 178
11.1 臺階流動和二維成核 178
11.2 自組織量子線和量子點的形成 183
11.3 雙層臺階的形成 184
11.4 超晶格的生長和化學(xué)組分突變界面的形成 185
11.5 實際半導(dǎo)體薄膜的生長 186
11.5.1 半導(dǎo)體的一些性質(zhì) 186
11.5.2 SiGe薄膜的生長 187
11.5.3 金剛石薄膜的生長 189
11.5.4 SiC薄膜的生長 191
11.5.5 BN薄膜的生長 192
11.5.6 GaN薄膜的生長 193
11.5.7 AlN薄膜的生長 195
11.6 非晶態(tài)薄膜的生長 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)的計算機模擬 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 203
11.7.2 石墨烯的制備方法 203
11.7.3 石墨烯獨特的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 207
11.8 拓撲絕緣體的制備、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 拓撲絕緣體的能帶結(jié)構(gòu) 215
11.8.3 二維拓撲絕緣體 216
11.8.4 三維拓撲絕緣體 217
參考文獻 222
第十二章 氧化物薄膜的生長 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 233
第十三章 薄膜中的分形 235
13.1 分形的一些基礎(chǔ)知識 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 隨機分形 239
13.1.4 隨機分形維數(shù)的測定 241
13.1.5 標度不變性 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)計物理計算公式 246
13.2.3 隨機多重分形譜f(a) 的計算 248
13.3 薄膜中的一些分形現(xiàn)象.253
13.3.1 薄膜生長初期的分形 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 258
13.3.4 其他薄膜中的分形生長 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 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 272
14.1.4 離子團束生長 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 281
14.5.2 固相外延生長 282
14.6 有機薄膜生長 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 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射線衍射實驗結(jié)果 298
15.1.5 掠入射衍射的一些實驗結(jié)果 299
15.1.6 X射線吸收譜精細結(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 350
索引 353