BF-低维氮化镓纳米材料掺杂改性及磁性机理-陈国祥,王豆豆 中国石化出版社 9787511 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈国祥，王豆豆 著

图书标签:

• 氮化镓
• 纳米材料
• 掺杂改性
• 磁性
• 低维材料
• 材料科学
• 物理学
• 陈国祥
• 中国石化出版社
• 9787511

店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 中国石化出版社

ISBN：9787511446381

商品编码：29795657613

包装：平装

出版时间：2017-09-01

图书基本信息
图书名称	低维氮化镓纳米材料掺杂改性及磁性机理	作者	陈国祥,王豆豆
定价	35.00元	出版社	中国石化出版社
ISBN	9787511446381	出版日期	2017-09-01
字数		页码	106
版次	1	装帧	平装

内容简介

《低维氮化镓纳米材料掺杂改性及磁性机理》系统地研究了低维氮化镓纳米材料的稳定性、电子、磁性等性质。全书共包括7章：章为本书概述；第2章详细地介绍了*一性原理方法；第3至第7章采用基于密度泛函框架下的*一性原理系统研究了填充GaN纳米管、缺陷和掺杂GaN纳米带、吸附和掺杂GaN单层纳米片、二维GaN/SiC纳米片的稳定性、电子、磁学特性和磁性起源机理。

作者简介

陈国祥，男，1979年3月出生，博士，副教授（校聘教授岗位），硕士研究生导师，“新型半导体光电子材料及器件”青年科研创新团队带头人。西安石油大学“青年拔尖人才”，陕西省“青年科技新星”，国家自然科学基金项目同行评议专家，陕西省物理学会会员。2015年起享受陕西省“三秦人才”津贴。2015年1月至2016年1月在美国佛罗里达大学物理系进行合作科学研究（访问学者）。王豆豆， 2012年毕业于中国科学院西安光学精密机械研究所，获理学博士学位，现为西安科技大学理学院教师。主要从事纳米聚合物材料结构和物性的理论研究。曾作为主要参与者承担了国家自然科学基金项目“光学聚合物/二氧化钛有序结构化新材料的设计、制备及应用基础研究”的大部分研究工作。曾获陕西省高等学校科学技术一等奖。合作出版教材4部，先后发表学术论文10篇，其中SCI收录8篇，EI收录2篇。 n n n

目录

章 概述 n 第2章 理论计算基础 n 第3章 过渡金属纳米线填充GaN纳米管的结构、电子特性和磁性 n 第4章 GaN纳米带的结构和电子性质 n 第5章 过渡金属吸附二维GaN单层纳米片的电子结构和磁性 n 第6章 过渡金属掺杂GaN单层纳米片磁性起源机理 n 第7章 二维GaN/SiC纳米片: 界面电子和磁学特性以及电场响应

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文摘

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序言

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探索微观世界的奇妙旅程：低维氮化镓纳米材料的无限可能 在材料科学的浩瀚星空中，氮化镓（GaN）以其独特的电子和光学特性，成为近年来备受瞩目的明星材料。而当我们将目光聚焦于其“低维”形态——纳米线、纳米片、量子点等，更是揭示了一个充满无限可能的微观宇宙。本书将带领读者踏上一段深入探究低维氮化镓纳米材料，特别是其掺杂改性策略及其磁性起源的奇妙旅程，揭示其在能源、信息、生物等领域应用的广阔前景。 第一章：低维氮化镓纳米材料的构建与表征 本章将从材料的根基出发，深入剖析低维氮化镓纳米材料的合成方法。我们将详细介绍主流的生长技术，例如化学气相沉积（CVD）、分子束外延（MBE）、水热法、溶胶-凝胶法等，并阐述不同生长条件下形貌、尺寸、晶体结构以及表面化学性质的调控机制。读者将了解到如何通过精细控制生长参数，定向制备出高质量、具有特定形貌的氮化镓纳米结构。 同时，本章还将聚焦于如何“看清”这些微观世界的“建筑”，即纳米材料的表征技术。透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）将为我们呈现纳米材料的宏观形貌和微观结构细节；X射线衍射（XRD）将揭示其晶体结构和相纯度；拉曼光谱（Raman Spectroscopy）和X射线光电子能谱（XPS）将深入探究其化学键合、表面缺陷和表面官能团。通过这些强大的表征工具，我们可以全面了解所制备纳米材料的“出身”和“性格”。 第二章：掺杂的艺术——低维氮化镓纳米材料的性能调控 低维氮化镓纳米材料本身已具备优异的性能，但通过“掺杂”，即引入其他元素原子替换或占据其晶格中的特定位置，可以进一步“雕琢”其性能，赋予其全新的功能。本章将系统阐述各种掺杂元素的种类、掺杂机制及其对氮化镓纳米材料电子、光学、催化等性能的影响。 我们将重点关注以下几个方面： 金属元素掺杂： 例如，引入过渡金属元素（如钴、铁、锰）可能会诱导材料产生独特的磁性；引入稀土元素（如铕、铈）可能增强其发光性能，实现特定波长的发光。我们将探讨不同金属掺杂剂的浓度、掺杂位置（取代位还是间隙位）如何影响材料的能带结构、载流子浓度和光学跃迁。 非金属元素掺杂： 例如，碳、氧、氟等非金属元素的引入，可以调节材料的载流子类型（N型或P型），优化其导电性，或改变其表面催化活性。我们将深入研究非金属掺杂对氮化镓晶格畸变、缺陷形成以及表面电子态的影响。 复合掺杂与表面修饰： 除了单一元素的掺杂，本章还将探讨复合掺杂策略，即同时引入多种掺杂剂，以实现协同效应，获得更加优异的综合性能。此外，纳米材料的表面修饰，例如生长氧化物、金属纳米颗粒包覆等，也是一种有效的性能调控手段，本章将对其进行概述。 第三章：揭秘磁性起源——低维氮化镓纳米材料中的磁性现象 本章将聚焦于低维氮化镓纳米材料中令人着迷的磁性现象。长期以来，氮化镓被认为是一种宽禁带半导体，不具备本征磁性。然而，研究表明，通过特定的掺杂改性，可以在其中诱导出室温铁磁性，这为信息存储、磁传感器等领域带来了新的机遇。 我们将深入探讨以下几个关键问题： 磁性掺杂剂的作用机制： 详细分析如钴、铁、锰等过渡金属掺杂剂如何引入未成对电子，形成磁矩，并通过载流子（如电子或空穴）或缺陷介导的交换相互作用，实现磁畴的形成和宏观磁性的表现。我们将区分不同掺杂剂浓度、生长制备方法对磁性强度和居里温度的影响。 缺陷诱导的磁性： 除了直接的金属掺杂，本章还将深入探讨材料中的各种缺陷（如氮空位、镓间隙原子）对磁性的贡献。这些缺陷可能成为磁性的“锚点”，或者通过改变局域电子结构，促进磁相互作用。 磁性各向异性与磁畴结构： 低维纳米材料的形状和尺寸对其磁性行为有着显著影响。我们将探讨纳米线、纳米片的形状各向异性如何导致磁畴的取向，以及磁畴壁的形成和运动。 磁性与电子、光学性质的关联： 磁性与材料的电子结构、光学性质之间往往存在着密切的耦合。本章将阐述磁性如何影响材料的能带结构、载流子输运，以及如何通过磁光效应等现象进行探测和利用。 第四章：低维氮化镓纳米材料的磁性应用潜力 基于其独特的磁性特性，低维氮化镓纳米材料在众多前沿领域展现出巨大的应用潜力。本章将探讨这些潜力，并展望其未来的发展方向。 信息存储： 室温铁磁性的氮化镓纳米材料为下一代高密度、高速度的磁性存储器件提供了新的选择。例如，利用磁畴的翻转来实现数据的读写。 磁传感器： 氮化镓纳米材料对外界磁场的变化高度敏感，可以用于制造高灵敏度的磁传感器，应用于医疗诊断、环境监测、工业控制等领域。 自旋电子学： 结合其半导体特性，氮化镓纳米材料有望在自旋电子器件中扮演重要角色，实现电子的自旋信息传输和处理，构建更加高效的计算和信息处理平台。 催化与生物医学： 某些磁性氮化镓纳米材料可以作为磁性催化剂，通过外部磁场精确控制其位置和反应活性，提高催化效率。在生物医学领域，磁性纳米材料还可用于药物靶向递送、磁共振成像（MRI）造影剂等。 第五章：挑战与展望 虽然低维氮化镓纳米材料的研究已取得显著进展，但其广泛应用仍面临一些挑战。本章将总结当前研究中存在的不足，并对未来的研究方向进行展望。 可控性与规模化制备： 如何实现低成本、大规模、高质量的低维氮化镓纳米材料制备是实现商业化应用的关键。 稳定性与可靠性： 确保材料在实际应用环境下的长期稳定性和可靠性至关重要，尤其是在磁性保持和性能一致性方面。 理论与实验的协同： 加强理论计算与实验研究的结合，更深入地理解掺杂改性与磁性起源之间的复杂关系，将有助于更有效地设计和开发新型功能材料。 新功能的探索： 持续探索低维氮化镓纳米材料在新能源、光电子、生物传感等领域的更多潜在应用，将是未来研究的重要方向。 本书旨在为材料科学家、物理学家、化学家以及相关领域的学生提供一个全面、深入了解低维氮化镓纳米材料及其磁性机理的平台。我们期望通过本书的阐述，激发读者对这一迷人材料领域的进一步探索热情，共同推动材料科学的进步，并为解决能源、环境和信息技术等重大挑战贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版，从读者的实用角度来看，也透露出一种面向专业领域的务实态度。纸张的质感厚重而可靠，符合长期在实验室或案头阅读时对耐用性的要求，这不像那些追求轻薄时尚的普及读物。图表和数据部分的清晰度处理得非常到位，即便是那些密集的能带结构图和TEM（透射电子显微镜）图像，也能保证在印刷后依然能分辨出微小的特征峰和晶格缺陷。我特别欣赏作者在引用文献和注释上的规范性，每一个论点都有据可查，这极大地增强了内容的权威性和可信度。对于我这样需要频繁交叉比对不同研究成果的读者而言，这种详尽的索引系统简直是福音。它不是那种快速翻阅就能获取速食知识的书籍，更像是一份需要被反复研读、标注、甚至携带到实验台上随时参考的“技术手册”。它所承载的信息密度之高，也意味着每一页的价值都非常昂贵，促使读者必须以一种敬畏的态度去对待书中的每一个字、每一个符号。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它在“磁性机理”的阐述上，展现了一种近乎哲学思辨的深度。我们都知道，氮化镓通常被视为一种宽禁带半导体，其磁性并非其固有属性，因此，作者是如何将“磁性”这一概念巧妙地引入到这种材料体系中，并构建出逻辑自洽的解释模型，是这本书最引人入胜的地方。我猜想，这其中一定涉及了大量的缺陷工程、自旋轨道耦合理论，乃至量子电动力学的应用。书中对不同掺杂剂浓度下磁矩演化路径的描述，简直就像是一幅精细的拓扑图，每一步的转折都对应着实验中的一个关键观察点。对于那些痴迷于探索材料潜在功能边界的研究者来说，这本书无疑提供了一个全新的视角，它挑战了我们对传统半导体材料应用场景的固有认知。我个人虽然无法完全复现书中的所有计算，但光是阅读这些关于自旋态稳定性和磁有序性的论述，就足以让人对接下来的纳米磁性研究充满期待，它为未来开发新型自旋电子器件铺设了理论基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的印象，在于它将“低维”这一前沿概念与“氮化镓”这一成熟材料体系完美结合后，所激发的巨大应用潜力。在当今的微纳电子和光电子领域，对材料性能的提升往往需要依赖于维度效应的调控。书中的内容似乎预示着，通过对GaN纳米线的精细掺杂控制，我们或许能打开一扇通往更高效率、更低功耗器件的大门。我尤其关注了关于界面能垒和量子限域效应如何影响载流子输运的章节，这些描述让人联想到未来柔性电子设备或者超快光电器件的可能性。虽然具体的工程实现路径还需要时间探索，但这本书提供了最坚实的理论基础和最前沿的实验数据作为支撑。它不仅仅是对现有技术的总结，更是一种面向未来的“技术预言”。对于身处这个行业、肩负着技术突破使命的工程师和研究人员来说，阅读此书更像是一种获取“未来入场券”的过程，因为它深入探讨了当前尚未完全解决的关键科学难题，并给出了具有高度前瞻性的解决方案框架。

评分☆☆☆☆☆

从叙事结构上来说，这本书的章节递进关系处理得极其严谨，体现了作者陈国祥和王豆豆在学术研究上的长期积累和系统规划。它并非简单地堆砌实验结果，而是遵循着“提出问题—理论分析—实验验证—机制深化”的清晰路径展开。开篇部分可能着墨于低维GaN材料的制备挑战，这是基础；随后迅速过渡到掺杂剂的选择与引入效应，这是核心操作；最后，重点攻克磁性这一复杂现象的物理本质，这是升华。这种层层递进的逻辑，使得读者在跟随作者思路时，能够建立起一个完整的知识框架。尤其是它对实验误差和不确定性的讨论，没有回避科学研究中常见的“灰色地带”，而是坦诚地分析了不同制备工艺对最终材料性能的敏感性。这种诚恳的态度，让读者在学习先进技术的同时，也理解了科学探索过程中的曲折与必然，使这本书的教育意义远远超出了单纯的技术手册范畴，更像是一份关于如何进行高水平材料研究的“方法论”指导。

评分☆☆☆☆☆

这本《BF-低维氮化镓纳米材料掺杂改性及磁性机理》的书名光是看着就觉得信息量爆炸，充满了高精尖的科学术语。我作为一个对材料科学领域略有涉猎的业余爱好者，一开始被它深奥的标题吸引，但真正拿起书本后，才发现内容比我想象的要复杂得多。书里对氮化镓（GaN）这种半导体材料的探讨，深入到了纳米尺度，这本身就意味着对晶格结构、界面效应有着极其精密的分析。我特别留意了关于“掺杂改性”的部分，作者似乎花了大篇幅去阐述如何通过引入不同元素来调控GaN的电子特性和结构稳定性，这种从微观层面到宏观性能的逻辑推演，让人不得不佩服作者在实验设计和理论建模上的功底。不过，对于非专业人士来说，理解那些复杂的物理化学公式和谱学分析图表，简直就是一场智力上的马拉松。我感觉自己像是在攀登一座知识的高峰，每翻几页都需要停下来消化吸收，生怕错过了一个关键的细节。总的来说，它像是一部为资深研究人员量身定制的工具书，要求读者具备扎实的半导体物理基础，才能真正领略其核心价值。那种严谨的学术氛围，透过书页都能扑面而来，让人感受到科研的深度与不易。