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第7篇 半导体低维结构和量子器件1

第1章 概述3

1半导体低维结构的定义3

2半导体低维结构材料的基本特性3

2.1量子尺寸（约束）效应3

2.2量子隧穿效应4

2.3库仑阻塞效应4

2.4量子干涉效应5

2.5二维电子气和量子霍尔（Hall）效应5

3半导体低维结构的制备技术5

3.1分子束外延（MBE）技术5

3.2金属有机物化学气相淀积（MOCVD）技术6

3.3半导体微结构材料生长和精细加工相结合的制备技术6

3.4应变自组装纳米半导体结构生长技术6

4半导体低维结构材料的评价技术6

4.1近场光学显微镜6

4.2显微拉曼光谱技术7

5半导体量子器件8

5.1低维结构半导体电子器件8

5.2低维结构半导体光电子器件9

6半导体低维结构材料和量子器件的发展趋势11

第2章 半导体低维结构物理12

1 GaAs／AlGaAs调制掺杂异质结构中的二维电子气12

1.1二维电子（2DEG）的形成12

1.2 2DEG的能级结构12

1.3 2DEG的面密度N613

1.4 2DEG的散射机制14

1.5强磁场中的2DEG15

1.6量子霍尔效应15

2量子阱和超晶格18

2.1计算电子能级结构的包络函数模型18

2.2量子阱的能级结构18

2.3超晶格的能级结构20

2.4量子阱、超晶格的光学性质21

2.5双势垒结构中的共振遂穿现象23

3量子线和量子点25

3.1量子线的电子能级结构25

3.2量子点的电子能级结构25

3.3量子线、量子点的光学性质27

第3章 半导体低维结构材料的制备技术32

1金属有机气相外延32

1.1生长系统32

1.2原材料33

1.3生长机构37

1.4化合物半导体材料的外延生长42

2分子束外延（molecular beam epitaxy）53

2.1设备54

2.2基本原理55

2.3生长技术57

2.4 MBE的衍生技术59

2.5分子束外延材料及其应用61

3半导体低维结构材料的制备方法64

3.1晶格匹配GaAs／AlGaAs量子阱材料的MBE生长技术64

3.2量子阱结构的应变异质外延生长65

3.3层状异质结构生长与精细加工相结合制备量子线、量子点结构65

3.4量子线、量子点的化学合成方法66

3.5量子线的VLS生长技术66

3.6量子线的MBE直接生长方法66

3.7应变自组装生长量子点、量子线结构67

3.8量子点的可控生长技术69

第4章 半导体低维结构材料的评价技术73

1透射电子显微分析技术73

1.1工作原理73

1.2 TEM结构73

1.3工作模式73

1.4 TEM制样74

1.5应用实例74

2扫描电子显微镜技术75

2.1工作原理75

2.2工作模式75

2.3 SEM样品制备76

2.4应用实例76

3扫描隧道电流显微镜技术76

3.1工作原理76

3.2隧道电流谱76

3.3半导体样品的制备和处理77

3.4应用实例77

4原子力显微镜（AFM）测试技术78

4.1工作原理78

4.2 AFM工作模式78

4.3针尖效应79

4.4 AFM的应用79

5 X射线散射（XRD）技术79

5.1工作原理79

5.2 X散射技术的种类80

5.3倒格子空间的扫描模式81

5.4应用81

6光荧光谱和荧光激发光谱技术82

6.1工作原理82

6.2实验装置82

6.3空间分辨PL谱技术83

6.4应用实例83

7反射高能电子衍射84

7.1工作原理84

7.2 RHEED的应用84

8反射差分谱85

8.1工作原理85

8.2应用实例86

第5章 半导体高频、高速微电子器件及其应用88

1场效应器件88

1.1 GaAs MESFET89

1.2 GaAs HEMT89

1.3 InP HEMT器件91

1.4 MHEMT（Metamorphic High Electron Mobility Transistor，变晶格高电子迁移率晶体管）92

1.5 InAs HEMT93

1.6 GaN HEMT93

2异质结双极晶体管（HBT）95

2.1 GaAs HBT96

2.2 InP HBT97

2.3 MHBT（Metamorphic Heterojuction BipolarTransistor，变晶格异质结双极晶体管）100

2.4 InAs HBT102

2.5 SiGe HBT102

2.6 GaN-Based HBT104

第6章 半导体量子阱激光器105

1量子阱中电子的能量状态和状态密度分布105

2量子阱的光学增益106

3量子阱激光器的特性107

3.1阈值电流特性107

3.2光谱线宽特性107

3.3温度特性107

3.4偏振选择特性107

3.5动态特性108

4应变量子阱激光器108

4.1晶格失配与应变108

4.2应变量子阱能带结构109

4.3应变量子阱增益110

4.4应变量子阱激光器111

5量子阱激光器的制备技术112

5.1 MOCVD112

5.2MBE112

6半导体量子阱激光器的应用113

6.1光纤通信113

6.2光存储113

6.3激光二极管泵浦固体激光器（DPSS）114

6.4气体探测114

6.5低维量子限制激光器115

第7章 新型半导体量子器件116

1量子阱红外探测器116

1.1工作原理116

1.2 GaAs／AlGaAs量子阱红外探测器性能117

1.3热电子晶体管探测器118

1.4多色量子阱红外探测器118

1.5量子点红外探测器119

1.6焦平面阵列（FPA）120

1.7 FPA应用120

2量子级联激光器122

2.1量子级联激光器的工作原理123

2.2量子级联激光器的结构与特性126

2.3量子级联激光器的应用127

2.4量子级联激光器研究的新进展128

3垂直腔面发射激光器129

3.1 VCSEL结构130

3.2 VCSEL基本特性131

3.3各类VCSEL133

4量子点激光器134

4.1量子点激光器的特性134

4.2量子点激光器的结构135

4.3量子点激光材料的外延生长135

4.4 GaAs基长波长量子点激光器135

参考文献137

第8篇 存储材料141

第1章 概述143

1光盘存储技术的发展143

2高密度光盘存储材料144

2.1可录型光盘存储材料144

2.2相变型光盘存储材料144

3超高密度光存储材料144

3.1光学全息存储材料144

3.2近场光存储材料145

3.3电子俘获光存储材料145

3.4光子选通光存储材料145

3.5双光子吸收光存储材料146

3.6多波长多阶光存储材料146

4磁性和磁光存储材料146

4.1磁性存储材料146

4.2磁记录磁头材料147

4.3磁光盘存储材料147

4.4光磁混合存储材料147

5非易失性存储材料148

第2章 可录光盘存储材料149

1 CD-R光盘存储材料149

1.1 CD-R光盘存储材料概述150

1.2 CD-R光盘存储材料的光谱性质152

1.3 CD-R光盘存储材料的光学常数154

1.4 CD-R光盘存储材料的热学性质154

1.5 CD-R光盘的记录性能测试主要参数155

2 DVD-R光盘存储材料157

2.1 DVD-R光盘存储材料概述158

2.2 DVD-R光盘存储材料的光谱性质159

2.3 DVD-R光盘存储材料的光学常数159

2.4 DVD-R光盘存储材料的热学性质160

2.5 DVD-R光盘的记录性能测试主要参数160

2.6可录光盘存储数据寿命预测161

3蓝光可录光盘存储材料162

3.1无机蓝光可录光存储材料162

3.2有机蓝光可录光存储材料164

第3章 相变光存储材料168

1相变光存储原理168

2相变光存储材料的重要性质169

2.1对激光的响应169

2.2反射率对比度169

2.3擦除速度和稳定性170

2.4写／擦循环性能171

3重要的相变光存储材料体系172

3.1 Ge-Sb-Te三元化合物172

3.2 In-Ag-Sb-Te四元合金173

3.3其他相变光存储材料174

4相变光存储材料的掺杂改性175

4.1掺杂金属元素175

4.2掺杂气体元素177

5超高密度相变光存储177

5.1近场光存储177

5.2超分辨技术178

5.3超分辨近场结构178

第4章 光学全息存储材料180

1光学全息存储的基本原理180

1.1基本原理180

1.2全息存储的特点180

1.3全息存储的分类180

1.4全息存储记录材料的性能表征181

1.5全息存储对记录材料的要求181

2卤化银乳胶全息记录材料181

2.1卤化银乳胶全息记录材料的构成和光化学反应原理181

2.2卤化银全息记录材料的显影181

2.3定影过程181

2.4漂白过程182

3重铬酸盐明胶（DCG）182

3.1重铬酸盐明胶的光化学反应原理182

3.2处理方法182

3.3性能特点及其应用182

4光致聚合物182

4.1光致聚合物全息存储的机理183

4.2光致聚合物的构成183

4.3光聚物的高密度全息记录特性183

4.4光致聚合物的高密度全息存储特性185

5光折变晶体185

5.1光折变晶体产生光折变效应的原理186

5.2光折变全息图的挥发和固定186

5.3光折变晶体的分类186

5.4铌酸锂晶体的生长与性能187

6光折变聚合物187

6.1非线性聚合物为基体的系统187

6.2以惰性聚合物为基体的系统187

6.3以电荷传输体聚合物为基体的系统188

6.4玻璃态和全功能型光折变聚合物材料188

6.5液晶光折变聚合物材料189

7光致变色材料189

7.1光致变色材料的光致变色机理189

7.2光致变色材料的全息性能189

8光导热塑材料189

8.1光导热塑材料的全息记录机理189

8.2光导热塑材料的成分189

8.3材料的全息性能189

9其他存储材料190

9.1光致抗蚀剂190

9.2金属薄膜190

9.3磁光薄膜190

9.4硫族化合物玻璃190

第5章 近场光存储材料192

1近场光存储的实现途径192

2近场光存储材料194

2.1一次写入型近场光存储材料194

2.2磁光可擦写型近场光存储材料197

2.3相变可擦写型近场光存储材料199

2.4光致变色可擦写型近场光存储材料201

3超分辨近场结构中的掩膜材料205

第6章 电子俘获光存储材料208

1电子俘获光存储原理208

2电子俘获材料的制备208

3电子俘获光存储材料的特性209

3.1光谱特性209

3.2写入和读出相对效率与温度的关系210

3.3写入和擦除特性210

4电子俘获光存储系统211

4.1电子俘获光盘驱动器211

4.2多进制存储211

4.3破坏性读出211

4.4存储信息的稳定性211

4.5数据传输速率211

4.6应用212

第7章 光子选通光存储材料213

1无机材料213

1.1 Sm2+掺杂PGSHB无机材料体系213

1.2 EU2+掺杂玻璃体系215

2有机材料215

2.1卟啉类化合物215

2.2有机聚合物217

第8章 双光子吸收光存储材料218

1双光子激发光致变色材料218

2双光子激发光致聚合材料219

3双光子激发光致氧化材料219

4双光子激发光致荧光漂白材料220

5双光子激发光折变材料221

第9章 多波长多阶光存储材料222

1二芳基乙烯光致变色材料223

2螺吡喃光致变色材料225

3胆甾醇型液晶材料225

4其他材料225

第10章 磁性存储材料226

1磁记录过程简介226

1.1模拟式磁记录226

1.2数字式磁记录226

2磁记录材料综述226

3水平磁记录磁粉材料227

3.1 γ-Fe2 P3磁粉227

3.2包钴的γ-Fe2 O3磁粉227

3.3 CrO2磁粉227

3.4金属磁粉228

4水平磁记录连续薄膜及介质228

4.1高密度化对记录介质的要求228

4.2高密度水平磁记录连续薄膜介质的制备228

4.3超高密度水平磁存储薄膜介质229

5垂直磁记录及存储材料232

5.1高密度（短波长）记录中出现的问题232

5.2垂直磁记录介质232

5.3垂直磁记录用的钡铁氧体涂布介绍232

5.4垂直磁记录用的CoCr合金膜233

5.5磁头与介质的磁相互作用234

5.6垂直磁记录介质的研究进展236

第11章 磁头材料237

1环形磁头的工作原理238

2环形磁头的性能指标238

3对磁芯材料的要求239

4薄片合金磁芯磁头239

5铁氧体材料的制备和性能240

6铁氧体磁头的应用241

7薄膜磁头242

8电镀薄膜磁头材料243

9溅射薄膜243

10磁电阻读出头材料244

11巨磁电阻效应及其应用246

12磁性隧道结247

第12章 磁光光盘存储材料249

1磁光光盘存储技术249

2磁光光盘存储材料251

2.1稀土-过渡族金属非晶态材料251

2.2金属合金铁磁性磁光多晶薄膜252

2.3氧化物系列磁光存储薄膜253

2.4光磁混合记录技术256

第13章 光磁混合存储及其材料258

1热辅助磁记录技术（HAMR）258

2热辅助磁记录技术的特性259

3热辅助磁存储介质材料263

4热辅助磁存储磁头设计266

5总结和展望268

第14章 非易失性存储材料269

1相变随机存储材料269

1.1 OUM的研究历程和现状269

1.2 OUM的读写擦原理270

1.3相变随机存储材料271

1.4 OUM的发展趋势272

2磁阻随机存储材料273

2.1 MRAM的读写原理273

2.2 MRAM的发展概况和现状274

2.3巨磁阻存储材料274

2.4 MRAM的发展趋势277

3铁电随机存储材料278

3.1 FeRAM的发展概况和现状278

3.2 FeRAM的存储原理278

3.3铁电存储材料279

3.4 FeRAM集成工艺279

3.5 FeRAM的可靠性分析280

参考文献281

第9篇 显示材料293

第1章 荧光粉显示技术295

1荧光粉的发光机理295

1.1电子束激励荧光粉发光的物理过程295

1.2荧光粉的发光中心296

2阴极射线激励发光的主要荧光粉的发光机理及其光学性质297

2.1 Ⅱ b-Ⅳb族化合物297

2.2发光中心是稀土离子的荧光粉300

3荧光粉的合成与处理工艺303

3.1合成的通用工艺303

3.2表面处理306

3.3彩色CRT荧光粉的后处理工艺307

3.4彩色CRT用荧光粉的制备工艺308

3.5荧光粉的涂覆工艺308

4阴极射线管用荧光粉311

4.1阴极射线管的结构和原理311

4.2彩色CRT312

4.3示波用CRT312

4.4其他类型CRT312

4.5 CRT对荧光粉的一般要求313

4.6实用CRT荧光粉314

4.7 CRT荧光粉型号的命名体系321

5真空荧光显示用荧光粉326

5.1真空荧光显示器件326

5.2 VFD器件的结构和工作原理326

5.3 VFD对荧光粉的要求326

5.4 VFD器件用荧光粉327

6场致发射显示（FED）用荧光粉329

6.1 FED的结构与工作原理329

6.2场致发射体的制造工艺329

6.3 FED用荧光粉330

7 X射线激发的荧光粉330

7.1 X射线增强屏330

7.2 X射线像增强器用的荧光粉331

7.3 X射线荧光屏用荧光粉332

8等离子体显示用荧光粉332

8.1等离子体显示板（PDP）332

8.2放电气体333

8.3发光机理333

8.4真空紫外荧光粉和它们的特性334

8.5彩色PDP显示的特性335

第2章 液晶材料和液晶显示技术336

1液晶材料和其他辅助材料336

1.1液晶的概念及分类336

1.2液晶的相结构337

1.3液晶的热力学性质337

1.4液晶的化学结构与物理性质337

1.5显示对液晶材料的性能要求343

1.6显示用液晶材料344

1.7液晶显示用其他原材料350

2液晶显示的基本原理359

2.1扭曲向列液晶显示359

2.2超扭曲向列液晶显示360

2.3有源矩阵液晶显示362

2.4宾-主型液晶显示364

2.5胆甾-向列相变型液晶显示365

2.6铁电液晶显示366

2.7聚合物分散型液晶显示367

第3章 有机电致发光显示369

1有机电致发光显示技术369

1.1特点和应用369

1.2结构和原理370

1.3制备工艺370

1.4彩色化技术371

2有机电致发光显示材料分类371

3小分子有机电致发光材料372

3.1空穴传输材料372

3.2电子传输材料373

3.3发光材料374

3.4其他小分子材料377

4聚合物有机电致发光材料377

4.1聚合物电致发光材料的分类377

4.2 PPV及其衍生物377

4.3聚苯及其衍生物378

4.4聚烷基芴（PAF）378

4.5聚噻吩及其衍生物379

4.6聚乙烯咔唑及其他379

4.7聚苯胺阳极和柔性基片379

5有机电致发光材料性能参数379

5.1材料纯度379

5.2发光性能和荧光量子效率380

5.3热稳定性能380

5.4能级结构380

5.5成膜性能380

6有机电致发光器件性能参数380

第4章 无机电致发光和电子纸显示技术382

1无机电致发光显示技术382

1.1无机EL的特点382

1.2粉末型交流电致发光显示器件（ACPEL）382

1.3薄膜型交流电致发光显示器件（ACTFEL）383

1.4无机EL材料383

1.5新型无机EL技术384

2电子纸显示技术384

2.1器件结构及工作原理385

2.2电泳显示材料386

参考文献388

第10篇 通信光纤材料及其工艺390

第1章 概述391

1通信光纤的发展历史和应用现状391

2光纤导光和光纤通信的原理391

3光纤的制造392

4光纤的损失393

5光纤的接续和光缆393

第2章 通信光纤的传输理论和设计395

1多模光纤的传输理论395

2单模光纤的传输理论395

2.1单模传输的条件395

2.2偏振的概念396

2.3单模光纤的色散397

2.4色散位移光纤398

3常规单模光纤的设计398

4色散位移单模光纤的设计399

5色散补偿光纤的设计405

6其他一些特种光纤的设计406

6.1抗弯光纤406

6.2特种截止光纤406

7多模光纤的设计407

第3章 光纤原材料409

1光纤材料概述409

2光纤材料对光纤特性的影响409

2.1材料对光纤衰减的影响409

2.2材料和传输带宽的关系410

3石英玻璃光纤所用原材料411

3.1主要原材料及其物化性能411

3.2对光纤原材料纯度的要求411

3.3石英光纤制造工艺中采用的新原材料415

4石英玻璃光纤材料的制备工艺和提纯技术415

4.1高纯试剂制备和提纯技术简介415

4.2光纤用主要原材料提纯工艺416

4.3光纤用气体原料的纯化418

5石英玻璃光纤原材料的纯度检测419

5.1金属杂质离子的检测419

5.2含氢化合物的检测419

5.3高纯气体的纯度检测方法420

5.4高纯气体纯度测试仪表420

6 高纯气体的储藏、输送421

第4章 预制棒的各种制作工艺及其设备422

1概述422

2芯棒工艺及设备422

2.1 MCVD工艺及设备422

2.2 OVD工艺及设备426

2.3 VAD工艺及设备430

2.4 PCVD工艺及设备434

3外包层工艺及其设备442

3.1套管法442

3.2粉末外包层法445

3.3等离子体外包层法446

4溶胶-凝胶预制棒工艺及设备447

4.1溶胶-凝胶工艺原理447

4.2溶胶-凝胶工艺在光纤制造中的应用449

第5章 光纤拉制工艺与设备452

1光纤成形机理及拉制工艺452

1.1玻璃的特性452

1.2玻璃的转变452

1.3光纤的成形机理452

1.4光纤拉制工艺过程452

2光纤拉制过程对光纤性能的影响453

2.1光纤成形阶段对性能的影响453

2.2涂覆阶段对性能的影响453

3拉制工艺对设备的要求454

3.1拉丝设备组成及其功能454

3.2高温炉455

3.3涂覆系统456

3.4牵引、卷绕装置456

3.5强度筛选机457

3.6套管拉丝技术457

第6章 套塑成缆工艺及其设备458

1光纤套塑工艺及其设备458

1.1光纤松套工艺及其设备458

1.2紧套工艺461

2光缆成缆工艺462

2.1光缆的绞合工艺462

2.2光缆的护套工艺464

第7章 光纤的特性、标准及其测试方法467

1光纤的特性467

1.1多模光纤的特性467

1.2单模光纤的特性467

2有关光纤和光缆的国际、国内标准470

2.1 ITU-T的建议470

2.2 IEC有关光纤和光缆的国际标准471

2.3中华人民共和国国家标准471

2.4国内通信行业标准472

2.5国际、国内标准中光纤类别对照472

2.6单模光纤参数的标准值（或建议值）472

2.7多模光纤参数的标准值（或建议值）475

3特性参数的测量方法475

3.1单模光纤的测量方法476

3.2多模光纤的测量方法483

第8章 光纤的接续484

1概述484

2光纤接续的损耗484

2.1单模光纤连接损耗分析484

2.2多模光纤连接损耗分析485

3光纤的永久连接485

3.1光纤端面的制备486

3.2光纤的熔接486

3.3光纤的机械连接487

4光纤的活动连接489

4.1光纤活动连接器基本原理和结构489

4.2几种基本光纤活动连接器简介489

5总结与展望491

第9章 特种光纤492

1色散补偿光纤492

2保偏光纤492

3掺稀土离子光纤493

3.1掺铒光纤493

3.2掺镱光纤493

3.3掺铥光纤494

4光子晶体光纤494

4.1光子晶体494

4.2光子晶体光纤494

5其他特种光纤495

第10章 展望——通信光纤的技术发展动向及应用前景496

1通信光纤的技术发展动向496

2应用前景497

参考文献499

第11篇 全固态激光器及相关材料501

第1章 概述502

第2章 激光光纤的材料及其制备508

1光纤的分类508

2光纤材料要求509

3多组分光学玻璃光纤及其制备方法509

3.1氟化物玻璃光纤509

3.2硫属化合物玻璃光纤510

4低水峰石英光纤510

4.1掺杂、纤芯和包层511

4.2低水峰石英光纤预制棒制造511

4.3光纤拉制514

5用于放大器和激光器的掺杂光纤515

5.1玻璃基质中的稀土离子515

5.2掺杂光纤的制造与特性测量521

5.3掺杂光纤的特性参数525

6塑料光纤526

6.1塑料光纤的优点526

6.2塑料光纤设计及制备526

6.3塑料光纤制备的关键技术527

6.4发展展望527

7光子晶体光纤528

7.1光子晶体光纤的制备528

7.2光子晶体光纤的导光机理528

7.3光子晶体光纤的特性及应用528

7.4光子晶体光纤的研究方法531

第3章 激光晶体材料及其制备532

1红宝石532

2 Nd：YAG533

3 Yb3+：YAG535

4 Nd3+：YVO4激光晶体537

5 Nd：GGG激光晶体538

6 Nd：YLF540

7掺钛蓝宝石（Ti3+：Al2 O3）激光晶体541

8紫翠绿宝石（BeAl2 O4：Cr3+）543

9激光自倍频晶体544

10激光晶体的制备546

第4章 大功率半导体激光器的发展与应用549

1半导体激光器的发展与应用549

1.1大功率半导体激光器单管的发展549

1.2大功率半导体激光器列阵的发展550

1.3大功率半导体激光器的应用551

2大功率半导体激光器件结构552

2.1大功率半导体激光器外延结构的设计552

2.2大功率半导体激光器的横向结构设计554

2.3大功率半导体激光器的纵向结构设计555

2.4大功率半导体激光器的散热结构556

3大功率半导体激光器的材料生长及器件制作557

3.1大功率半导体激光器的材料及其特性557

3.2大功率半导体激光器的材料生长557

3.3大功率半导体激光器的器件制作562

第5章 非线性光学晶体及其制备565

1低温相偏硼酸钡565

1.1 Nd：YAG激光倍频566

1.2超快脉冲激光倍频566

1.3钛宝石激光和Alexandrite激光倍频566

1.4在OPO和OPA中的应用566

1.5在电光调制中的应用567

2三硼酸锂567

3氟代硼铍酸钾568

4三硼酸铯570

5硼酸铯锂571

6磷酸氧钛钾574

7准相位匹配技术和周期极化铌酸锂晶体576

7.1准相位匹配原理576

7.2铌酸锂极化过程578

7.3主要应用情况579

8铌酸钾579

9非线性光学晶体的制备583

参考文献587

第12篇 稀土磁性材料与自旋电子材料589

第1章 稀土永磁材料591

1概述591

1.1永磁材料的磁参量591

1.2稀土永磁材料的发展概况595

1.3稀土永磁材料的种类及特点596

1.4稀土永磁材料的功能特性及其与高新技术的关系597

1.5稀土永磁合金的晶体结构和内禀磁性能597

2烧结稀土永磁材料599

2.1 1：5型稀土钴永磁材料600

2.2 2：17型稀土钴永磁材料606

2.3 Nd-Fe-B系永磁材料614

3黏结稀土永磁材料630

3.1黏结稀土永磁材料的特点630

3.2黏结稀土永磁材料的种类及制备工艺630

3.3磁粉的主要制备方法631

3.4商用黏结稀土永磁材料635

3.5新型黏结稀土铁系永磁材料637

第2章 磁制冷与磁蓄冷材料644

1磁卡效应热力学基础646

2顺磁盐647

3稀土金属与合金648

3.1稀土金属648

3.2稀土合金650

4含稀土金属间化合物652

4.1稀土-Al合金652

4.2稀土-Ni合金653

4.3稀土-Fe合金654

4.4稀土-Co合金654

5稀土与非磁性元素合金655

5.1 Gd5（Six Ge1-x）合金655

5.2 GdxR5-x Si4合金656

5.3 LaFe11.2 CO0.7 Si1.1合金658

6稀土氧化物658

6.1石榴石658

6.2.钙钛矿结构658

7非稀土磁制冷材料659

8小制冷机磁蓄冷器660

9磁性蓄冷材料660

第3章 稀土巨磁致伸缩材料662

1磁致伸缩现象与磁致伸缩材料662

1.1磁致伸缩662

1.2磁致伸缩应变的描述662

1.3磁弹性能663

1.4磁致伸缩的逆效应663

1.5磁致伸缩材料663

2巨磁致伸缩材料的功能特性及其与高新技术的关系663

2.1磁致伸缩材料的功能特性663

2.2巨磁致伸缩材料与高技术的关系663

3磁致伸缩材料应用原理及其应用对材料性能的要求664

3.1磁致伸缩材料的应用原理664

3.2磁致伸缩驱动棒的能量转换原理和磁机械耦合系数k33664

3.3使用对磁致伸缩材料性能的要求665

4磁致伸缩材料的发展及分类666

4.1磁致伸缩材料的发展666

4.2磁致伸缩材料的分类667

5 RFe2系材料的相图，稀土铁化合物的结构与内禀磁特性667

5.1 Tb-Fe、Dy-Fe、Sm-Fe二元系相图667

5.2 Tb-Dy的二元相图668

5.3 R-Fe二元化合物的晶体结构和磁致伸缩668

6 （Tb，Dy）Fe2合金系磁晶各向异性的相互补偿671

7 Tbx Dy1-x Fe2稀土巨磁致伸缩材料的制备与晶体生长原理672

7.1熔体定向凝固制造单晶或取向多晶材料的技术672

7.2熔体定向凝固制备轴向取向柱晶材料的原理674

7.3 Tb-Dy-Fe区熔定向凝固时轴向择优生长方向675

8 Tb-Dy-Fe合金的晶体定向凝固晶体轴向取向与商品巨磁致伸缩材料676

8.1 Tb-Dy-Fe合金晶体磁致伸缩应变的各向异性676

8.2非取向多晶与取向多晶体的磁致伸缩应变676

8.3 Tb-Dy-Fe合金的［112］轴向取向的磁致伸缩应变λ112677

8.4 Tb-Dy-Fe合金的［110］轴向取向的磁致伸缩应变λ110677

8.5商品稀土巨磁致伸缩材料及其特性678

9稀土巨磁致伸缩材料（Tb，Dy）Fey的显微结构679

9.1 Tb-Dy-Fe三元合金的相图和相组成679

9.2 Tb0.27～0.35 Dy0.73～0.65 Fe1.95合金铸态的显微组织680

9.3重稀土元素Tb和Dy在组成相中的分布680

9.4 Tb-Dy-Fe磁致伸缩材料的晶体缺陷681

10稀土巨磁致伸缩材料Tb-Dy-Fe的热处理682

10.1一般热处理682

10.2热处理前后材料的显微组织结构的变化682

10.3磁场热处理683

11 Tb-Dy-Fe的畴结构与磁化过程686

11.1 Tb-Dy-Fe的畴结构686

11.2磁化过程与磁致伸缩应变686

12预压应力与磁致伸缩材料的性能687

12.1预压应力的大小对λ～H曲线的影响687

12.2预压应力的大小对k33曲线的影响688

12.3三种轴向取向样品形成90°畴结构所需的预压应力688

13其他巨磁致伸缩材料698

14 Tb-Dy-Fe材料的稳定性698

14.1化学稳定性698

14.2环境稳定性698

15 Tb-Dy+Fe材料的性能测量690

15.1 λ的测量690

15.2 k33的测量691

15.3弹性模量E与声速v的测量691

15.4磁导率μ的测量691

16巨磁致伸缩材料的应用691

16.1巨磁致伸缩材料的应用范围692

16.2巨磁致伸缩材料的应用设计692

第4章 磁光存储材料695

1磁光存储技术的发展进程695

2磁光存储的物理基础和对材料性能的要求697

2.1磁光存储原理697

2.2磁光记录读出原理697

2.3对磁光存储材料的基本要求697

3磁光存储材料697

3.1稀土-过渡族金属非晶态材料698

3.2金属合金铁磁性磁光多晶薄膜700

3.3氧化物系列磁光存储薄膜701

4光磁混合记录技术704

4.1研究光磁混合记录的背景704

4.2光磁混合记录的记录和读出原理704

4.3光磁混合记录材料704

第5章 巨磁电阻材料706

1磁性多层膜的巨磁电阻效应706

1.1巨磁电阻效应的简单图像——双电流模型706

1.2巨磁电阻效应物理学707

2隧穿巨磁电阻效应710

3材料和应用711

4磁性颗粒膜的巨磁电阻效应713

4.1自旋相关散射713

第6章 庞磁电阻材料715

1钙钛矿锰氧化物的庞磁电阻效应715

1.1晶体结构和磁结构715

1.2磁性相图717

1.3理论概述718

1.4输运性质和磁电阻效应719

1.5非本征磁输运现象721

1.6相分离722

2 Fe3 O4的庞磁电阻效应724

第7章 稀释磁性半导体材料726

1稀释磁性半导体的磁性726

2自旋的注入728

2.1创造自旋极化载流子-光学激发729

2.2注入自旋729

2.3自旋极化的探测730

2.4自旋弛豫730

3自旋的输运730

4稀磁半导体材料的性能和应用731

4.1稀磁半导体材料的性能731

4.2基于稀磁半导体材料的自旋功能器件731

5高居里温度稀磁半导体材料732

5.1（Ga，Mn）P732

5.2（Ga，Mn）N733

5.3（Zn，Mn）O733

参考文献734