Science and Engineering of One- and Zero-dimensional Semiconductors pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Beaumont, Steven P./ Torres, Clivia M. Sotomayor (EDT)

出品人:

頁數:334

译者:

出版時間:1990-6

價格:$ 111.87

裝幀:

isbn號碼:9780306434174

叢書系列:

圖書標籤:

• Semiconductors
• Nanomaterials
• Low-dimensional materials
• Nanotechnology
• Materials Science
• Physics
• Engineering
• Quantum mechanics
• Electronic properties
• Optoelectronic materials

物質世界的微觀探索：從點到綫的奇妙旅程 本書並非一本關於“一維和零維半導體科學與工程”的教科書。它是一次深入的、引人入勝的物質世界微觀探索之旅，聚焦於構成我們所熟悉世界的那些最基礎的構建模塊，以及它們如何通過截然不同的尺寸和維度，展現齣令人驚嘆的物理特性和工程潛力。我們將剝離宏觀物體的慣常外錶，潛入原子、分子以及更為精巧的納米結構構成的微觀尺度，領略那些隱藏在日常之下的深刻規律。 我們的旅程始於對“零維”概念的理解。想象一個完美的點，它沒有任何長度、寬度或厚度。在物理學和化學的世界裏，這種“點”的極緻體現便是孤立的原子和分子。這些微小的實體，雖然看似簡單，卻是構成一切物質的基礎。本書將帶領讀者領略原子軌道的精妙結構，原子之間如何通過化學鍵形成穩定的分子，以及這些原子和分子如何擁有其獨一無二的電子能級。我們將探討量子力學如何精確地描述這些微觀實體的行為，解釋它們為何會錶現齣特定的化學反應活性、光譜特徵以及能量傳遞方式。 例如，在介紹原子時，我們將深入探究其電子殼層結構，理解不同元素的電子排布如何決定瞭它們的化學性質。我們還會討論原子團簇，即由數十個到數百個原子組成的集閤體，它們雖然比單個原子要大，但其性質卻與宏觀材料截然不同。這些團簇的電子結構和錶麵原子比例顯著影響其催化活性、光學特性甚至磁性，為設計新型功能材料提供瞭無限可能。 在分子層麵，我們將探討共價鍵、離子鍵和氫鍵等多種化學鍵的形成機製，以及它們如何塑造分子的幾何形狀和分子間的相互作用。分子的振動和轉動模式，以及它們對電磁波的吸收和發射，是理解光譜學的基礎，也是我們識彆和分析物質的重要手段。我們將深入研究有機分子，從簡單的甲烷到復雜的大分子，理解其獨特的結構和多樣的功能，例如在生命科學中的作用，或者作為高性能材料的組成部分。 接下來，我們將視綫轉嚮“一維”的概念。一個完美的綫，它隻有長度，而寬度和厚度幾乎為零。在物質世界中，一維結構通常指的是那些在某一維度上具有顯著延伸，而在其他兩個維度上尺度極小（例如納米尺度）的物質形式。本書將重點介紹那些在納米尺度上呈現齣一維特性的物質，例如納米綫、碳納米管和納米縴維。 我們將詳細闡述這些一維納米結構的形成機製。例如，通過化學氣相沉積（CVD）等方法，如何精確地控製納米綫的生長方嚮和直徑。我們將探討碳納米管的獨特晶體結構，六邊形碳原子排列如何賦予其超乎尋常的力學強度、優異的導電性以及高比錶麵積。這些特性使得碳納米管在復閤材料、傳感器、能量存儲設備以及納米電子器件等領域展現齣巨大的應用潛力。 本書將深入剖析這些一維納米結構所錶現齣的特殊物理現象。由於尺寸效應，它們的電子和聲子行為會發生顯著改變。例如，量子限製效應會導緻其電子能帶結構發生重排，從而産生特殊的導電性質。我們將討論如何在納米綫中實現單電子隧穿效應，以及如何利用這些效應來製造超小型、超低功耗的電子器件。 在力學性能方麵，一維納米材料的強度和韌性通常遠超宏觀材料。我們將解釋，為什麼碳納米管的拉伸強度可以達到GPa級彆，以及這種高強度如何在輕質高強的復閤材料中得到應用。同時，它們的高比錶麵積也使其在催化、吸附和藥物遞送等領域具有獨特的優勢。 本書的另一個重要主題是量子點。這些微小的半導體納米晶體，尺寸通常在幾納米左右，它們在物理和化學性質上呈現齣強烈的“量子尺寸效應”。量子點最引人注目的特性之一是其可調的熒光發射波長。通過精確控製量子點的尺寸，我們可以使其發射齣從紫外到紅外範圍內的任意顔色的光。我們將深入探討量子點發光的物理機製，即量子限製在電子能級上的效應，以及其在量子信息、生物成像、顯示技術和太陽能電池等領域的廣泛應用。 我們將介紹不同類型的量子點，例如II-VI族（CdSe, CdS）、III-V族（GaAs, InP）以及碳基量子點，並分析它們各自的優缺點和應用前景。本書還將探討量子點的製備技術，從溶液法閤成到固相閤成，以及如何通過錶麵修飾來改善其穩定性、分散性和功能性。 此外，本書還將涉及納米材料的組裝和集成。如何將這些微小的“點”和“綫”有序地排列和連接起來，形成宏觀可用的功能器件，是實現其應用價值的關鍵。我們將介紹自組裝技術，例如利用分子間作用力將納米粒子定嚮排列，以及通過模闆輔助生長等方法來構築復雜的納米結構。 我們將探討如何將這些納米結構集成到現有的電子器件和材料體係中，例如將量子點集成到LED顯示器中以實現更寬廣的色域，或者將碳納米管添加到聚閤物基體中以提高材料的導電性和力學性能。 本書的視角將始終聚焦於物質最基本組成單元的特性和行為，以及它們如何隨著尺度的減小而展現齣宏觀世界難以想象的新奇現象。我們不會局限於某一具體的材料或技術，而是力求展現一個更宏觀、更普遍的理解框架。從單個原子的量子態，到分子間的相互作用，再到納米綫的集體行為以及量子點的光電特性，我們將逐層深入，揭示物質世界在微觀尺度上的豐富多彩和無限可能。 本書旨在為對物質科學、材料科學、納米技術、量子物理以及工程應用感興趣的讀者提供一次深刻的啓發。它將帶領您跳齣宏觀物質的束縛，去發現和理解那些構成我們世界最微小、最基礎的要素是如何運作，以及它們如何能夠被巧妙地設計和利用，以應對未來的挑戰，創造更加美好的未來。我們將探索那些隱藏在肉眼無法觸及之處的奇妙規律，感受物質世界在不同維度上的生命力與創造力。

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