专栏名称: 高教学术

高等教育出版社学术出版官微。在这里您可以掌握最新的学术、书籍资讯，了解我们最新的产品与服务，也可以通过与小编的交流，帮您完成图书出版、期刊发文（Frontiers英文期刊）和申报立项等工作。

新书上市 | 晶体生长初步：成核、晶体生长和外延基础（第二版）

高教学术 · 公众号 · · 2018-11-01 11:33

主要观点总结

介绍新书《晶体生长初步：成核、晶体生长和外延基础（第二版）》的内容。

关键观点总结

关键观点1: 书籍背景

这是关于晶体形核、生长和外延的经典著作，对于材料、物理、电子类专业的高年级本科生、研究生以及相关研究人员、教师非常有价值的参考书。

关键观点2: 书籍内容

包括晶体-环境相平衡、成核、晶体生长和外延生长等内容，涉及热力学和原子动力学理论，以及这些理论与实际现象的结合解释。

关键观点3: 作者介绍

作者Ivan V. Markov是保加利亚科学院物理化学研究所的荣誉退休教授，在薄膜外延生长的理论研究方面做出了贡献。译者牛刚和王志明分别是西安交通大学的应用物理学家和电子科技大学教授，长期从事分子束外延材料与器件研究。

关键观点4: 书籍特点

该书第一版主体内容是在1990年写成的，第二版对内容进行了更新，包括近年来科学发展的新成果和针对某些部分的重写和修订。书中涉及一些物理学的原理和理论，以及一些复杂的概念和公式，需要读者进行一定的努力来掌握。

正文

请到「今天看啥」查看全文

新书上市

晶体生长初步：成核、晶体生长和外延基础（第二版）

Crystal Growth for Beginners: Fundamentals of Nucleation, Crystal Growth and Epitaxy

作译者：Ivan V Markov 著，牛刚、王志明译

系列：材料科学经典著作选译

书号：978-7-04-050061-5

出版日期：2018年10月

定价：99.00

晶体和外延薄膜已经广泛应用于半导体、机电、防护、化工、光学等多种工业，是现代社会运行不可或缺的核心材料之一，也因此被材料、物理、电子、化学等学科的科研人员广泛研究。在这些应用和基础研究中，高质量地生长晶体和外延薄膜是所有相关工作的最重要前提，并且，这些应用和基础研究的飞速发展正在对该类材料的生长提出了更高的要求。

《晶体生长初步：成核、晶体生长和外延基础（第二版）》是一本关于晶体的形核、生长和外延的经典著作，也是一本对于材料、物理、电子类专业的高年级本科生、研究生以及相关研究人员、教师的非常有价值的参考书。

不但是最早专著之一，而且也是影响力最大的一本。
没有过多涉及晶体生长和外延的相关基本技术手段，而是集中笔墨介绍了关于晶体生长和外延的热力学和原子动力学理论，并把这些理论与实际中遇到的现象紧密结合在一起，做了深入浅出的解释。
内容翔实、结构清晰，说理明快，读者读后一定会有很大收获。

作译者简介

作者

Ivan V. Markov

目前为保加利亚科学院物理化学研究所的荣誉退休教授。Markov于1965年在保加利亚索菲亚大学获得化学专业学位,随后加入位于索菲亚的保加利亚科学院物理化学研究所,于1976年在该所获得金属电化学成核的哲学博士学位,此后从事薄膜外延生长的理论研究,并于1989年获得理学博士学位。他曾是德国德累斯顿大学(1989)、中国台湾清华大学材料科学系(1992—1994)、西班牙马德里自治大学凝聚态物理系(1992—1994)、中国香港大学物理系(2004)等的客座教授,讲授成核、晶体生长和外延基础的课程。他的研究兴趣主要集中于成核和外延(外延界面结构、外延生长机制以及表面活性剂的作用等),围绕这些研究方向,发表了约100篇科学论文。

译者

牛刚

西安交通大学特聘研究员,博士生导师。德国“洪堡学者”和陕西省“千人计划”获得者。2010年在法国里昂中央理工大学获得博士学位,曾在德国莱布尼兹微电子所IHP担任研究员。从事分子束外延材料与器件研究多年,主要的研究方向是硅基板上的功能性纳米薄膜研制及“后摩尔”器件的实现等。主持了多个由国家自然科学基金、德国研究基金会DFG 等资助的关于外延生长及器件的研究项目。截至目前, 在国际学术期刊上发表外延生长及器件相关论文70余篇,撰写英文专著Molecular Beam Epitaxy 中的一章,在EMRS、SPIE、ECS等权威国际学术会议作特邀报告10余次,多次受邀担任国际会议的委员会委员及分会主席, 担任国际期刊Microelectronic Engineering 和Journal of Nanomaterials 客座编辑。为国际电力电子学会IEEE会员和中国电子学会的高级会员,并且曾获中国电子学会“优秀科技工作者”称号。

译者

王志明

应用物理学家,电子科技大学教授。1969年10月出生于山东省高密县。2006 年起任期刊Nanoscale Research Letters 的主编。2010年入选国家千人计划。其研究领域是工程与材料科学,长期从事分子束外延材料与器件研究,代表性研究成果有量子点多层有序自组织、高指数面纳米结构控制以及液滴外延技术等,其中纳米自钻孔技术和量子点分子生长开创了半导体量子结构研究的新方向。

高教社微店订购地址（各大网店也均有售）：

点击图片识别二维码购书，享7.5折包邮优惠

开发票在“给卖家留言”填写发票抬头和纳税人识别号信息

如咨询购书等相关问题，欢迎联系刘老师电话：58556315

前言及目录

第二版前言

虽然本书在1995年出版,但其实第一版的主体是在1990年写成的。唯一的例外是致力于讨论一维成核的那一章,那章是我两年之后在中国台湾清华大学访问时写成的。恰逢在1989—1990年间,有两个能够极大影响工业应用的新现象被发现了———Copel等(1989)发现了表面活性剂对于半导体外延层生长模式的作用,以及Eaglesham 和Cerullo(1990)发现在Stranski-Krastanov生长模式中会形成连贯(无位错)的三维岛。此外,上个10年①人们开始对下台阶扩散的额外势垒(由Ehrlich在30多年前发现)对于生长表面形貌的作用进行了密集的研究。这些研究是和表面分析仪器的急剧发展联系在一起的。这些发展的结果是,实际上整个成核和生长的理论都应在考虑Ehrlich-Schwoebel势垒的基础上重写。

囊括上述发现来更新本书的想法,是准备此书第二版的第一个原因。第二个原因与书本身有关。许多同事告诉我,这本书读起来不是很容易。几乎相同数量的同事告诉我相反的意见。一些年之后,我明白了造成意见分化的原因。我自己喜欢书的一半而不喜欢另一半。我发现,非常有趣的是,我最喜欢的部分是那些自我感觉不是专家的部分(一个人不可能在所有事情上都是专家);反之,我不喜欢那些我自己作出贡献的部分。所以,我决定尝试纠正这种不一致性。第一个合理的步骤是删除我自己作出贡献的部分。这很简单。第二个步骤,即撰写别人最近所做的成果,显然这是一项繁重的工作。我不得不“决定什么将留在科学中而什么将被遗忘”。为了解决这个问题,我简单地决定只写自己最喜欢的部分。因此,我删除了讲述原子间势的非凸性对于外延界面结构作用的部分,并且加入了两个新的章节,讨论Ehrlich-Schwoebel势垒和表面活性剂对于表面形貌的影响。虽然这两个因素同时影响晶体生长和外延生长,我决定将第一节放入第三章而将第二节放入第四章。在讨论成核的原子论速率和饱和核密度的章节中,进行了重大的修改。而且,我花了很长时间,来找到一种更为讲究的方式来介绍针对团簇的平面吸附物稳定性的判据。我被Sir Rudolf Peierls的方法深深吸引,所以我决定完全复制他那才华横溢的三页论文。这进而导致了对于讨论外延生长机制的热力学判据章节的彻底的修整。

至于可读性,我的一个朋友告诉我,关于物理学的教科书不是畅销惊险小说,读者应该进行一些努力来掌握内涵。虽然我也知道,一些关于固态物理学和统计热力学的书在我读来就像惊险小说,我还是决定同意我朋友的说法。但是,我尝试修改文中我认为不当的部分,或者不清楚的问题。因此,我真的希望我能够成功, 至少部分地, 将文字沿一个正确方向更新, 并且使其更为可读。

我想向G. H. Gilmer、T. T. Tsong、Th. Michely、M. Horn-von Hoegen和B. Voigtländer致以感激,他们好心地允许我从他们的论文中复制图片,并且发给我对应的文件。尤其,我非常感激B. Voigtländer能够好心地允许我使用锗在Si(001)上的“小屋”形团簇的漂亮的SEM 图片作为本书的封面。我也想感谢J. E. Prieto对于第四章的批判性阅读。

Ivan V. Markov

于保加利亚,索菲亚

第一章晶体-环境相平衡

1.1 无限大相的平衡

1.2 过饱和

1.3 有限相的平衡

1.3.1 拉普拉斯方程

1.3.2 汤姆森-吉布斯方程

1.4 晶体平衡形状

1.4.1 吉布斯-居里-武尔夫定理

1.4.1.1 三维媒质中的晶体

1.4.1.2 表面上的晶体

1.4.2 表面能的极坐标图

1.4.3 赫灵公式

1.4.4 晶体表面的稳定性

1.5 晶体生长的原子论观点

1.5.1 拥有环境相的无限大晶体的平衡———半晶体位置的概念

1.5.2 平衡有限晶体-环境相———平均分离功的概念

1.5.3 平衡二维晶体-环境相

1.5.4 晶体的平衡形状———原子论方法

1.5.5 二维晶体在异质衬底上的平衡蒸气压

1.6 晶体表面的平衡结构

1.6.1 晶体表面的分类

1.6.2 一个台阶的平衡结构

1.6.3 F面的平衡结构

1.6.3.1 Jackson模型

1.6.3.2 Temkin模型

1.6.3.3 Fisher和Weeks标准

1.6.4 动力学粗糙

第二章成核

2.1 热力学

2.1.1 核的同质形成

2.1.2 三维核的异质形成

2.1.3 弹性应变的三维核的异质形成

2.1.4 二维核的形成

2.1.5 在异质衬底上成核的模式

2.2 成核率

2.2.1 一般表述

2.2.2 平衡态

2.2.3 稳态成核率

2.2.4 液体从气相的成核

2.2.5 统计贡献

2.2.6 从溶液和熔融物的成核

2.2.7 异质成核率

2.2.8 二维成核速率

2.2.8.1 从气体开始的二维成核率

2.2.8.2 从溶液开始的二维成核率

2.2.8.3 熔融物中的二维成核率

2.2.9 成核的原子理论

2.2.9.1 平衡态

2.2.9.2 稳态成核率

2.2.10 非稳态成核

2.2.11 大量结晶及饱和核密度

2.2.12 Ostwald的台阶法则

第三章晶体生长

3.1 粗糙晶体面的垂直生长

3.2 平坦表面的层状生长

3.2.1 台阶推进速率

3.2.1.1 从气相的生长

3.2.1.2 从溶液的生长

3.2.1.3 从熔融物的生长

3.2.2 F面的螺旋生长

3.2.2.1 生长螺旋的形状

3.2.2.2 从气相的生长

3.2.2.3 溶液中的生长

3.2.2.4 从熔融物的生长

3.2.3 从二维成核中的生长

3.2.3.1 成核和台阶推进的恒定速率

3.2.3.2 依赖于时间的成核率及台阶推进速率

3.2.4 表面各项异性的影响———Si(001)邻位面的生长

3.2.4.1 二聚体结构

3.2.4.2 台阶的结构和能量

3.2.4.3 邻位Si(100)表面的基态

3.2.4.4 表面扩散系数的各向异性

3.2.4.5 一维成核理论

3.2.4.6 通过一维成核的台阶推进速率

3.2.4.7 通过台阶流动的Si(001)邻位面的生长

3.2.5 Ehrlich-Schwoebel势垒和它的后果

3.2.5.1 Ehrlich-Schwoebel对于台阶流动的作用

3.2.5.2 对于二维成核的Ehrlich-Schwoebel作用

3.3 晶体生长的动力学理论

3.4 晶体生长中的一个经典实验

第四章外延生长

4.1 基本概念和定义

4.2 外延界面的结构和能量

4.2.1 边界区域

4.2.2 外延界面的模型

4.2.3 失配位错

4.2.4 薄覆盖层的Frank-vanderMerwe模型

4.2.4.1 原子间电势

4.2.4.2 界面相互作用

4.2.4.3 外延界面的一维模型

4.2.4.4 Frank和vanderMerwe的二维模型

4.2.4.5 二维和一维模型的比较

4.2.4.6 对于增厚的覆盖层应用一维模型

4.2.5 拥有非胡克原子间力的一维模型

4.2.6 厚的附生的vandeMerwe模型

4.2.7 增厚附生层

4.2.8 Volterra方法

4.3.1 生长模式的分类

4.3.2 实验证据

4.3.2.1 金属在绝缘体上

4.3.2.2 金属在金属上

4.3.2.3 金属在半导体上

4.3.2.4 半导体在半导体上

4.3.3 一般趋势

4.3.4 外延的热力学

4.3.4.1 润湿和团簇

4.3.4.2 对于失配晶体的杜普雷关系

4.3.4.3 化学势随厚度的变化

4.3.5 外延薄膜生长的动力学

4.3.5.1 二维-三维转换机制

4.3.5.2 二维-三维转变的动力学

4.3.5.3 二维-三维转变的临界温度

4.3.5.4 交叉影线图案

4.3.6 外延生长中的表面活性剂

4.3.6.1 热力学探讨

4.3.6.2 动力学

参考文献

索引

译者后记

系列图书书单