納米結構材料科學基礎

前言

第1章 引言
1.1納米科技：一場可能的新產業革命
1.2納米的概念
1.3納米尺度材料的新特性
1.4納米科學與技術
1.5納米科技的歷史
參考文獻

第2章 團簇物理
2.1原子團簇的概念
2.2團簇的表體比
2.3團簇的穩定結構和幻數
2.4團簇的光吸收和光電子譜
2.5團簇的熱力學與「相變」
2.6納米粒子
參考文獻

第3章 納米結構制備：「由底向上」的途徑
3.1獲得納米結構的兩類途徑
3.2納米粒子的氣相制備
3.3納米粒子的尺寸分布及尺寸選擇
3.4納米粒子的化學合成
3.4.1溶液反應法制備納米粒子
3.4.2噴霧法制備納米粒子
3.5納米粒子的團聚與分散
參考文獻

第4章 低維納米結構及其制備與組裝
4.1低維納米結構
4.2一維納米結構
4.3一維納米結構制備
4.3.1一維納米結構的氣相制備
4.3.2一維納米結構的液相制備
4.3.3其他一維納米結構的制備方法
4.4一維納米結構生長機制
4.5二維納米結構
4.6二維納米結構的自組裝
4.6.1自組裝單層膜
4.6.2納米粒子自發有序
4.6.3嵌段共聚物自組裝
4.6.4Stranski—Krastanov生長法
4.6.5模板引導的自組裝
4.7納米固體
參考文獻

第5章 微納米加工
5.1半導體器件特征尺寸的縮小
5.2光學曝光的基本工藝流程
5.3光學曝光的分辨率極限
5.4極端紫外光學曝光與X射線光學曝光
5.5電子束曝光
5.6聚焦離子束加工
5.7圖形轉移技術
5.8分辨率增強技術
參考文獻
第6章 掃描探針顯微術
6.1材料顯微分析技術及其分辨率極限
6.2掃描探針顯微鏡的特點
6.3掃描隧道顯微鏡的原理
6.4掃描隧道顯微鏡的構造
6.5掃描隧道顯微鏡的工作模式
6.6掃描隧道顯微鏡達到原子分辨的途徑
6.7原子力顯微鏡的原理
6.8原子力顯微鏡的構造
6.9原子力顯微鏡的工作模式與成像模式
6.10原子力顯微鏡探針
6.11掃描探針顯微鏡家族
6.12基於掃描探針顯微鏡的納米加工
參考文獻

第7章 納米結構的電子性質
7.1固體能帶的起源
7.1.1金屬自由電子理論
7.1.2能帶的形成
7.2金屬納米粒子的量子尺寸效應：Kubo理論
7.2.1尺寸減小導致電子能級的明顯分立
7.2.2量子體系電子能級的統計學和熱力學
7.3量子限制效應
7.3.1不同維度材料的電子結構特征
7.3.2量子點的量子限制效應
7.4特征長度和相干長度
7.4.1輸運性質的經典理論
7.4.2與電子輸運相關的特征長度
7.5彈道輸運
7.6Landauer—Buttiker公式
7.7量子干涉
7.8庫侖阻塞與單電子學
7.8.1庫侖阻塞與單電子學的基本概念
7.8.2單電子隧道結
7.8.3電流偏置隧道結：庫侖振盪
7.8.4觀察到庫侖阻塞和庫侖振盪的條件
7.8.5電壓偏置的串聯單電子隧道結：庫侖台階
參考文獻

第8章 納米結構的磁性
8.1物質的磁性
8.2團簇的磁矩
8.3單疇極限
8.4各向異性
8.5超順磁性
8.6交換作用
8.7巨磁電阻
參考文獻

第9章 納米結構的光學性質
9.1材料的光學性質
9.1.1固體的基本光學參數
9.1.2固體的光吸收
9.1.3固體發光
9.2半導體量子點的光學性質
9.2.1半導體量子點的能帶結構
9.2.2半導體納米結構的光吸收
9.2.3半導體量了點的發光
9.2.4Ⅳ族半導體納米結構
9.3金屬表面等離激元
9.3.1等離激元的基本概念
9.3.2Drude模型
9.3.3介質金屬界面的表面等離激元
9.4局域表面等離激元
9.4.1金屬納米粒子的表面等離激兀共振
9.4.2表面等離激元共振的影響因素
9.5耦合表面等離激元
9.6近場
9.7近場光學顯微
9.8局域場增強效應
9.9表面增強拉曼光譜
9.9.1表面增強拉曼散射的機理
9.9.2SERS增強因子
9.9.3針尖增強拉曼光譜
9.10等離激元增強發光
9.10.1表面等離激元與熒光分子的作用
9.10.2金屬納米結構表面等離激元對半導體發光的作用
9.11非線性光學增強
參考文獻

第10章 富勒烯與碳納米管
10.1共價鍵理論
10.2碳的同素異構體
10.3富勒烯
10.4碳納米管的制備
10.5碳納米管的結構
10.6異型單壁碳納米管
10.7碳納米管的電學性質
10.7.1單壁碳納米管的電子能帶結構
10.7.2單壁碳納米管的電學性質
10.8碳納米管的力學性質
10.9碳納米管的熱學性質
參考文獻