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晶体材料中的界面


作者:
叶飞、顾新福、邱冬、张敏译
定价:
149.00 元
版面字数:
1080.00千字
开本:
16开
装帧形式:
精装
页数:
878
最新
印次时间:
暂无
ISBN:
978-7-04-043153-7
物料号:
43153-00
出版时间:
2016-02-23
读者对象:
学术著作
一级分类:
自然科学
二级分类:
材料
三级分类:
晶体材料

材料内部和材料之间的界面是材料研究中的核心领域之一,与材料科学的所有领域几乎都密切相关。本书通过阐述一些简单的模型和关键的实验结果,着重论述基本概念,使读者逐步了解这个领域的基础理论及其应用。本书包括晶体材料中的界面结构、界面热力学、界面动力学和界面性质4个密切相关的部分。第1章至第4章介绍界面结构,包括界面几何、位错模型、原子间相互作用和原子结构等。第5章至第7章介绍界面热力学,包括界面相和相变、固溶原子偏聚等。第8章至第10章介绍界面动力学,包括扩散、守恒运动、非守恒运动等。最后两章介绍界面的电学和力学性质。原著出版后,已经成为全世界科研人员公认的界面科学经典著作。

本书可供物理、化学、材料、机械和电子等领域的科研人员以及高等院校高年级学生、研究生阅读和参考。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第一部分 界面结构
        • 第1章 界面几何
          • 1.1 引言
            • 1.2 需要的所有群论知识
              • 1.3 两个晶体之间的关系
                • 1.3.1 晶体和点阵
                  • 1.3.2 矢量和坐标变换
                    • 1.3.3 点阵旋转的描述
                    • 1.4 界面的几何描述
                      • 1.4.1 宏观和微观几何自由度
                        • 1.4.2 任意界面的宏观几何自由度
                          • 1.4.3 立方材料中的晶界
                          • 1.5 双晶晶体学
                            • 1.5.1 引言
                              • 1.5.2 晶体学方法概述
                                • 1.5.3 塞茨符号简介
                                  • 1.5.4 双色图的对称性
                                    • 1.5.5 双色复合体的对称性
                                      • 1.5.6 理想双晶体的对称性
                                        • 1.5.7 真实双晶体的对称性
                                        • 1.6 两个示例
                                          • 1.6.1 点阵匹配的极性-非极性外延界面
                                            • 1.6.2 点阵匹配的金属硅化物-硅界面
                                            • 1.7 孤立界面线缺陷的分类
                                              • 1.7.1 一般公式化表达
                                                • 1.7.2 界面位错
                                                • 1.8 嵌入晶体的形态
                                                  • 1.9 准周期性和无公度界面
                                                    • 参考文献
                                                    • 第2章 界面位错模型
                                                      • 2.1 引言
                                                        • 2.2 界面位错的分类
                                                          • 2.3 Frank-Bilby公式
                                                            • 2.4 对Frank-Bilby公式和界面位错含量概念的评价
                                                              • 2.5 Frank公式
                                                                • 2.6 O点阵
                                                                  • 2.7 界面中离散位错阵列几何
                                                                    • 2.7.1 一般界面
                                                                      • 2.7.2 在任意几何参数晶界上的应用
                                                                        • 2.7.3 含有一组和两组位错的晶界
                                                                          • 2.7.4 外延界面
                                                                          • 2.8 局域位错相互作用
                                                                            • 2.9 两个示例
                                                                              • 2.9.1 Pt-NiO界面
                                                                                • 2.9.2 Al-Al3Ni共晶界面
                                                                                • 2.10 界面弹性场
                                                                                  • 2.10.1 引言
                                                                                    • 2.10.2 各向同性弹性条件下晶界的应力场和畸变场
                                                                                      • 2.10.3 晶界能
                                                                                        • 2.10.4 各向同性弹性条件下异相界面的应力场
                                                                                          • 2.10.5 各向异性弹性条件下的界面位错阵列
                                                                                            • 2.10.6 外延界面的各向同性弹性分析
                                                                                              • 2.10.7 沉淀相和非平面界面的应力场
                                                                                              • 2.11 界面位错芯的局域化程度
                                                                                                • 2.11.1 引言
                                                                                                  • 2.11.2 位错阵列的点阵理论
                                                                                                    • 2.11.3 应用计算机模拟和原子间作用力的原子模型
                                                                                                    • 2.12 界面位错阵列的实验观察
                                                                                                      • 2.12.1 室温观察
                                                                                                        • 2.12.2 高温观察
                                                                                                          • 参考文献
                                                                                                        • 第3章 界面原子间作用力模型
                                                                                                          • 3.1 引言
                                                                                                            • 3.2 密度泛函理论
                                                                                                              • 3.2.1 变分原理和Kohn-Sham方程
                                                                                                                • 3.2.2 Harris-Foulkes能量泛函
                                                                                                                • 3.3 价电子和芯电子:赝势
                                                                                                                  • 3.4 力定理和Hellmann-Feynman力
                                                                                                                    • 3.5 sp键合金属中的内聚力和对势
                                                                                                                      • 3.6 有效介质理论
                                                                                                                        • 3.7 嵌入原子法
                                                                                                                          • 3.8 紧束缚模型
                                                                                                                            • 3.8.1 引言
                                                                                                                              • 3.8.2 双原子分子
                                                                                                                                • 3.8.3 能带、键和格林函数
                                                                                                                                  • 3.8.4 谱密度矩阵的矩
                                                                                                                                    • 3.8.5 紧束缚键模型
                                                                                                                                      • 3.8.6 二阶矩近似
                                                                                                                                        • 3.8.7 超越二阶矩近似
                                                                                                                                        • 3.9 原子间相互作用的温度相关性
                                                                                                                                          • 3.10 离子键合
                                                                                                                                            • 3.11 异相界面处的原子间作用力
                                                                                                                                              • 参考文献
                                                                                                                                              • 第4章 原子结构模型和实验观察
                                                                                                                                                • 4.1 引言:界面分类
                                                                                                                                                  • 4.2 扩散界面
                                                                                                                                                    • 4.2.1 含混溶隙系统中的异相界面
                                                                                                                                                      • 4.2.2 长程有序系统中的反相畴界
                                                                                                                                                        • 4.2.3 近力学不稳定系统中的位移型转变界面
                                                                                                                                                        • 4.3 锐同相界面:大角度晶界
                                                                                                                                                          • 4.3.1 金属中的大角度晶界
                                                                                                                                                            • 4.3.2 离子晶体中的晶界
                                                                                                                                                              • 4.3.3 共价晶体中的晶界
                                                                                                                                                              • 4.4 锐异相界面
                                                                                                                                                                • 4.4.1 引言
                                                                                                                                                                  • 4.4.2 金属-金属界面
                                                                                                                                                                    • 4.4.3 金属-绝缘体界面
                                                                                                                                                                      • 4.4.4 金属-半导体界面
                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                    • 第二部分 界面热力学
                                                                                                                                                                      • 第5章 界面热力学
                                                                                                                                                                        • 5.1 引言
                                                                                                                                                                          • 5.2 界面自由能
                                                                                                                                                                            • 5.3 其他界面热力学量和它们之间的关系
                                                                                                                                                                              • 5.4 引入界面应力和应变变量
                                                                                                                                                                                • 5.5 引入几何热力学变量
                                                                                                                                                                                  • 5.6 σ对界面倾角的相关性
                                                                                                                                                                                    • 5.6.1 乌尔夫图
                                                                                                                                                                                      • 5.6.2 嵌入第二相颗粒的平衡形状(乌尔夫形状)
                                                                                                                                                                                        • 5.6.3 初始平直界面的刻面化
                                                                                                                                                                                          • 5.6.4 毛细矢量ξ
                                                                                                                                                                                            • 5.6.5 光滑弯曲界面伴随的毛细压力
                                                                                                                                                                                              • 5.6.6 光滑弯曲异相界面处的平衡点阵溶解度
                                                                                                                                                                                                • 5.6.7 嵌入第二相颗粒界面处的平衡溶解度
                                                                                                                                                                                                  • 5.6.8 界面接合线处的平衡界面结构
                                                                                                                                                                                                    • 5.6.9 包含界面倾角变化的热力学关系
                                                                                                                                                                                                    • 5.7 σ对晶体取向差的相关性
                                                                                                                                                                                                      • 5.8 σ对界面倾角和晶体取向差同时变化的相关性
                                                                                                                                                                                                        • 5.9 含界面非均匀系统中的化学势和扩散势Mi
                                                                                                                                                                                                          • 5.9.1 引言
                                                                                                                                                                                                            • 5.9.2 平衡系统分析:引入扩散势Mi
                                                                                                                                                                                                              • 5.9.3 非平衡系统中的扩散传输
                                                                                                                                                                                                              • 参考文献
                                                                                                                                                                                                              • 第6章 界面相和相变
                                                                                                                                                                                                                • 6.1 引言
                                                                                                                                                                                                                  • 6.2 界面相平衡
                                                                                                                                                                                                                    • 6.3 界面相变
                                                                                                                                                                                                                      • 6.3.1 非全等相变
                                                                                                                                                                                                                        • 6.3.2 全等相变
                                                                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                        • 第7章 溶质原子界面偏聚
                                                                                                                                                                                                                          • 7.1 引言
                                                                                                                                                                                                                            • 7.2 金属中界面偏聚的一些主要特征概述
                                                                                                                                                                                                                              • 7.3 溶质原子与界面相互作用的物理模型
                                                                                                                                                                                                                                • 7.3.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                  • 7.3.2 弹性相互作用模型
                                                                                                                                                                                                                                    • 7.3.3 0 K下的原子模型
                                                                                                                                                                                                                                      • 7.3.4 电子相互作用模型
                                                                                                                                                                                                                                      • 7.4 偏聚的统计力学模型
                                                                                                                                                                                                                                        • 7.4.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                          • 7.4.2 正规溶液模型
                                                                                                                                                                                                                                            • 7.4.3 平均场模型
                                                                                                                                                                                                                                              • 7.4.4 超越平均场模型
                                                                                                                                                                                                                                                • 7.4.5 其他模型
                                                                                                                                                                                                                                                • 7.5 有限温度下的原子模型
                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.6 离子固体中的界面偏聚
                                                                                                                                                                                                                                                    • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                  • 第三部分 界面动力学
                                                                                                                                                                                                                                                    • 第8章 界面扩散
                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.2 晶体点阵中的置换原子沿界面快速扩散
                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.2.1 平板模型和扩散行为的状态
                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2.2 在A、B和C状态中扩散剂分布的数学分析
                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.3 实验观察
                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.4 快速晶界扩散机制
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.5 通过不同机制发生晶界自扩散的模型
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.6 晶界自扩散模型的一般特征
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.2.7 关于快速晶界扩散机制的问题
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.3 晶体点阵中的间隙溶质原子沿界面扩散
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.4 快离子导体中穿过界面的慢扩散
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.5 扩散诱发晶界运动
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 第9章 界面守恒运动
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.1.1 界面的“守恒”与“非守恒”运动
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.1.2 守恒运动的驱动压力
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.1.3 基本机制:相关与不相关过程
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.1.4 界面运动的阻碍
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.2 锐界面的机制和模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.2.1 界面位错的滑动
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.2.2 界面位错的滑移和攀移
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.2.3 纯台阶的挪动
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.2.4 不相关原子挪动和/或扩散传输
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.2.5 溶质原子拖曳
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.2.6 金属中非滑动(热活化)晶界运动的实验观察
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.3 扩散界面的机制和模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.3.1 非线性弹性波(或共格位错)的传播
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.3.2 自扩散
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.4 界面运动方程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.4.1 当v=v()时的界面运动
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.4.2 毛细压力作用下弯曲界面的运动
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.4.3 更一般的守恒运动
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.5 钉扎对界面运动的阻碍
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.5.1 嵌入颗粒产生的钉扎效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.5.2 自由表面凹槽产生的钉扎效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 第10章 界面非守恒运动:界面作为原子扩散通量的源/汇
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.2 界面作为源/汇的一般性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.2.1 “扩散控制”、“界面控制”和“混合控制”动力学
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.2.2 源/汇活动过程中的能量耗散
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.2.3 驱动源/汇活动的最大可用能量
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.3 晶界作为原子通量的源/汇
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.3.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.3.2 小角度晶界
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.3.3 大角度晶界
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.4 锐异相界面作为原子通量的源/汇
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.4.1 模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.4.2 实验观察
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.5 扩散异相界面作为溶质原子的源/汇
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.6 源/汇活动过程中界面稳定性的问题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 第四部分 界面性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 第11章 界面电子性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.2 金属-半导体界面
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.2.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.2.2 肖特基模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.2.3 Bardeen模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.2.4 金属诱发隙态
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.2.5 缺陷模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.2.6 肖特基势垒随金属覆盖率的变化
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.2.7 Si的肖特基势垒
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.2.8 对肖特基势垒模型的讨论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.2.9 不均匀肖特基势垒
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.3 半导体异质结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.3.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.3.2 能带偏移
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.4 金属中的晶界
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.5 半导体中的晶界
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.6 高温超导体中的晶界
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 第12章 界面力学性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.2 双晶体和多晶体中的相容性应力
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.2.1 外加弹性应力引起的相容性应力
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.2.2 塑性应变引起的相容性应力
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.2.3 加热/冷却引起的相容性应力
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.3 位错与界面之间的弹性相互作用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.4 界面作为点阵位错的汇或阱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.4.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.4.2 小角度晶界
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.4.3 大角度晶界和异相界面
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.4.4 碰撞点阵位错的全局平衡
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.5 界面作为界面位错和点阵位错的源
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.5.1 界面作为界面位错的源
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.5.2 界面作为点阵位错的源
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.6 界面作为点阵位错滑移的障碍
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.6.1 晶界
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.6.2 异相界面
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.7 低温下界面对双晶体和多晶体中塑性变形的作用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.7.1 同相双晶体和多晶体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.7.2 异相双晶体和多晶体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.8 高温下界面对双晶体和多晶体中塑性变形的作用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.8.1 界面滑移
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.8.2 多晶体的蠕变
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.9 同相界面的断裂
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.9.1 综述同相多晶体中不同类型断裂的实验观察结果
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.9.2 解理裂纹的扩展
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.9.3 低温下位错滑移产生塑性流变使晶界处的孔洞长大和合并
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.9.4 高温下扩散、幂律蠕变和晶界滑移使晶界处的孔洞长大和合并
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.10 异相界面的断裂
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 索引

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    相关图书