《納米物理與納米技術(shù):納米科學(xué)中的現(xiàn)代概念介紹(原書第2版)》研究在納米和亞納米尺度下的物理現(xiàn)象，特別側(cè)重于對(duì)所有潛在應(yīng)用技術(shù)中的最小尺度的重要性的研究�！都{米物理和納米技術(shù)》從磁學(xué)和量子學(xué)的角度，圍繞“納米電子學(xué)”做了說(shuō)明，對(duì)現(xiàn)有的成功硅技術(shù)則敘述了涉及量子計(jì)算的可能性；介紹了關(guān)于碳納米管的電子學(xué)新應(yīng)用；在超導(dǎo)性方面，通過(guò)具體實(shí)例的介紹幫助理解以低功耗和高效率著稱的“快速單通量量子”計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)備�！都{米物理和納米技術(shù)》提供了一些新領(lǐng)域必需的基本概念，也包括了納米科技的一些最新進(jìn)展。
目錄
序言第1版序言譯叢序言譯者序第1章 緒論 1.1 納米，微米，毫米 1.2 摩爾(Moore)定律 1.3 Esaki量子隧穿二極管 1.4 量子點(diǎn)的多種顏色 1.5 巨磁電阻100 Gb硬盤讀取磁頭 1.6 汽車上的加速計(jì) 1.7 納米孔道過(guò)濾器 1.8 傳統(tǒng)技術(shù)中的納米元素 參考文獻(xiàn)第2章 當(dāng)物體尺寸變小時(shí)，接近于量子尺度時(shí)的體系 2.1 小型化系統(tǒng)中機(jī)械頻率增加 2.2 由簡(jiǎn)單諧振子表示的尺寸縮放關(guān)系 2.3 由簡(jiǎn)單電路元件表示的尺寸縮放關(guān)系 2.4 熱時(shí)間常數(shù)和溫度差異的減少 2.5 在流體介質(zhì)中粘滯阻力成為小顆粒的主導(dǎo)力量 2.6 在對(duì)稱分子尺度的體系中摩擦力的消失 參考文獻(xiàn)第3章 小的限度是什么？ 3.1 物質(zhì)的粒子(量子)本質(zhì)：光子，電子，原子，分子 3.2 納米發(fā)動(dòng)機(jī)和納米器件的生物學(xué)實(shí)例 3.2.1 線性彈簧發(fā)動(dòng)機(jī) 3.2.2 軌道上的線性引擎 3.2.3 旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī) 3.2.4 離子通道，生物中的納米晶體管 3.3 可以把它做到多��？ 3.3.1 制造微器件的方法有哪些？ 3.3.2 怎樣才能看到想要制做的物體？ 3.3.3 怎樣才能將它與外部世界聯(lián)系起來(lái)？ 3.3.4 如果看不見它或連接不到它，能使其進(jìn)行自組裝并自主運(yùn)作嗎？ 3.3.5 組裝小尺寸三維物體的途徑 3.3.6 利用DNA鏈引導(dǎo)納米尺寸結(jié)構(gòu)的自組裝 參考文獻(xiàn)第4章 納米世界的量子本質(zhì) 4.1 核原子的玻爾(Bohr)模型 4.1.1 角動(dòng)量量子化 4.1.2 玻爾模型的擴(kuò)展 4.2 光和物質(zhì)的波粒二象性，德布羅意方程 4.3 電子波函數(shù)，概率密度，行波和駐波 4.4 麥克斯韋方程；E和B為光子、光纖模式的波函數(shù) 4.5 海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理 4.6 薛定諤方程，量子態(tài)和能量，勢(shì)壘隧穿 4.6.1 一維薛定諤方程 4.6.2 一維俘獲粒子 4.6.3 勢(shì)階處的反射和隧穿 4.6.4 勢(shì)壘貫穿，阱逃逸時(shí)間，共振隧穿二極管 4.6.5 二維和三維中的俘獲粒子：量子點(diǎn) 4.6.6 二維帶和量子線 4.6.7 簡(jiǎn)諧振子 4.6.8 球型極坐標(biāo)中的薛定諤方程 4.7 氫原子，單電子原子，激發(fā)子 4.7.1 磁矩 4.7.2 磁化強(qiáng)度和磁化率 4.7.3 電子偶素和激發(fā)子 4.8 費(fèi)米子，玻色子及其占位規(guī)則 參考文獻(xiàn)第5章 宏觀世界的量子行為 5.1 化學(xué)元素周期表 5.2 納米對(duì)稱性，雙原子分子和鐵磁體 5.2.1 全同性粒子以及它們之間的交換 5.2.2 氫分子，H-H：共價(jià)鍵 5.3 更加純粹的納米物理作用力：范德華力、Casimir力、氫鍵 5.3.1 極性波動(dòng)力和范德華波動(dòng)力 5.3.2 Casimir力 5.3.3 氫鍵 5.4 金屬作為自由電子的盒子：費(fèi)米能級(jí)，DOS，維度 5.5 周期性結(jié)構(gòu)(如Si、GaAs、InSb、Cu)：電子能帶和帶隙的Kronig-Penney模型 5.6 半導(dǎo)體和絕緣體中的電子能帶和傳導(dǎo)：局域與離域 5.7 類氫施主和受主 5.7.1 半導(dǎo)體中的載流子濃度，金屬摻雜 5.7.2 PN結(jié)，電子二極管I(V)特征，注入式激光器 5.8 鐵磁性的擴(kuò)展，磁盤存儲(chǔ)器的納米物理學(xué)基礎(chǔ) 5.9 表面的不同，Schottky勢(shì)壘厚度W 5.10 鐵電學(xué)，壓電學(xué)和焦熱電學(xué)：納米技術(shù)發(fā)展的最新應(yīng)用 參考文獻(xiàn)第6章 自然界和工業(yè)中的自組裝納米結(jié)構(gòu) 6.1 碳原子 6.2 甲烷CH4，乙烷C2H6，辛烷C8H18 6.3 乙烯C2H4，苯C6H6，乙炔C2H2 6.4 C60巴基球(V0.5nm) 6.5 C∞納米管(～0.5nm) 6.6 InAs量子點(diǎn)(～5nm) 6.7 AgBr納米晶體(0.1～2μm) 6.8 趨磁細(xì)菌中的Fe3O4鐵磁礦和Fe3S4硫復(fù)鐵礦納米粒子 6.9 在金和其他光滑表面的自組裝單層膜 參考文獻(xiàn)第7章 基于物理學(xué)的納米制造和納米技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方法 7.1 硅技術(shù)：納米技術(shù)中的Intel-IBM方法 7.1.1 圖形，掩膜，光刻 7.1.2 硅的刻蝕 7.1.3 界定高導(dǎo)電性電極區(qū)域 7.1.4 金屬和絕緣薄膜的沉積方法 7.2 受光波長(zhǎng)限制的橫向分辨率(線寬)，現(xiàn)在是65nm 7.2.1 光學(xué)和X射線光刻 7.2.2 電子束光刻 7.3 犧牲層，懸橋，單電子晶體管 7.4 硅計(jì)算機(jī)技術(shù)的未來(lái)是什么？ 7.5 散熱和RSFQ技術(shù) 7.6 掃描探針(機(jī))方法：一次一個(gè)原子 7.7 掃描隧道顯微鏡(STM)作為分子組裝機(jī)的原型 7.7.1 移動(dòng)金原子，制造表面分子 7.7.2 用一臺(tái)STM組裝有機(jī)分子 7.8 原子力顯微鏡(AFM)陣列 7.8.1 光刻制備懸臂陣列 7.8.2 用原子力顯微鏡進(jìn)行納米制造 7.8.3 采用磁共振原子力顯微鏡對(duì)單電子自旋成像 7.9 根本性問(wèn)題：速率，準(zhǔn)確性及其他 參考文獻(xiàn)第8章 基于磁、電子、核自旋以及超導(dǎo)性的量子技術(shù) 8.1 Stern-Gerlach實(shí)驗(yàn)：電子自旋1/2角動(dòng)量的觀測(cè) 8.2 雙核自旋效應(yīng)：MRI(磁共振成像)和“21.1cm線” 8.3 對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，電子自旋1/2作量子比特：量子疊加，相干 8.4 硬、軟鐵磁物質(zhì) 8.5 GMR(巨磁阻)的起源：依靠自旋的電子散射 8.6 GMR自旋閥，一個(gè)納米物理的磁阻傳感器 8.7 隧道閥，一個(gè)更好的(TMR)納米物理的磁場(chǎng)傳感器 8.8 磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM) 8.8.1 磁性隧道結(jié)MRAM陣列 8.8.2 混合鐵磁體-半導(dǎo)體的非易失霍爾(Hall)效應(yīng)柵器件 8.9 自旋注入：Johnson-Silsbee效應(yīng) 8.10 磁邏輯器件：一個(gè)多數(shù)通用邏輯門 8.11 超導(dǎo)體和超導(dǎo)(磁)通量子 8.12 Josephson效應(yīng)和超導(dǎo)量子干涉檢測(cè)器(SQUID) 8.13 超導(dǎo)(RsFQ)邏輯/存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)元件 參考文獻(xiàn)第9章 硅納米電子學(xué)與超越 9.1 帶有相干電子的電子干涉器件 9.1.1 截?cái)嗔孔硬▽?dǎo)中的彈道電子輸運(yùn)：實(shí)驗(yàn)和理論 9.1.2 碳納米管中清晰可辨的量子干涉效應(yīng) 9.2 碳納米管傳感器和密集型非易失隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 9.2.1 極性分子的碳納米管傳感器，利用其固有的大電場(chǎng) 9.2.2 交叉排列的碳納米管陣列作為超密超快的非易失隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 9.3 共振隧道二極管，隧道熱電子晶體管 9.4 雙勢(shì)阱電勢(shì)電荷量子比特 9.5 單電子晶體管 9.5.1 射頻單電子晶體管(RFSET)，一個(gè)已被證明了的有用的研究工具 9.5.2 以亞電子電荷解析度讀出電荷量子比特 9.5.3 SET和RTD(共振隧道二極管)的對(duì)比 9.6 通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法獲得的雙阱電荷量子比特 9.7 GaAs晶片上的離子俘獲，指向一種新的量子比特 9.8 單分子作為電子電路上的活性單元 9.9 由硅CMOS和分子電子學(xué)結(jié)合而成的雜化納米電子學(xué)：CMOL 參考文獻(xiàn)第10章 展望未來(lái) 10.1 Drexler的機(jī)械(分子)軸和軸承 10.1.1 Smalley對(duì)機(jī)器組裝的駁斥 10.1.2 范德華力可用于無(wú)摩擦力軸承？ 10.2 分子組裝機(jī)的概念是有缺陷的 10.3 分子機(jī)器的革新技術(shù)或自復(fù)制技術(shù)是否會(huì)威脅到地球上的生命？ 10.4 基因工程和機(jī)器人學(xué)怎樣？ 10.5 生物技術(shù)和合成生物學(xué)中可能存在的社會(huì)和倫理問(wèn)題 10.6 會(huì)出現(xiàn)福山所預(yù)測(cè)的后人類未來(lái)嗎？ 參考文獻(xiàn)習(xí)題簡(jiǎn)寫術(shù)語(yǔ)表一些有用的常數(shù)檢索
序言第1版序言譯叢序言譯者序第1章 緒論 1.1 納米，微米，毫米 1.2 摩爾(Moore)定律 1.3 Esaki量子隧穿二極管 1.4 量子點(diǎn)的多種顏色 1.5 巨磁電阻100 Gb硬盤讀取磁頭 1.6 汽車上的加速計(jì) 1.7 納米孔道過(guò)濾器 1.8 傳統(tǒng)技術(shù)中的納米元素 參考文獻(xiàn)第2章 當(dāng)物體尺寸變小時(shí)，接近于量子尺度時(shí)的體系 2.1 小型化系統(tǒng)中機(jī)械頻率增加 2.2 由簡(jiǎn)單諧振子表示的尺寸縮放關(guān)系 2.3 由簡(jiǎn)單電路元件表示的尺寸縮放關(guān)系 2.4 熱時(shí)間常數(shù)和溫度差異的減少 2.5 在流體介質(zhì)中粘滯阻力成為小顆粒的主導(dǎo)力量 2.6 在對(duì)稱分子尺度的體系中摩擦力的消失 參考文獻(xiàn)第3章 小的限度是什么？ 3.1 物質(zhì)的粒子(量子)本質(zhì)：光子，電子，原子，分子 3.2 納米發(fā)動(dòng)機(jī)和納米器件的生物學(xué)實(shí)例 3.2.1 線性彈簧發(fā)動(dòng)機(jī) 3.2.2 軌道上的線性引擎 3.2.3 旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī) 3.2.4 離子通道，生物中的納米晶體管 3.3 可以把它做到多��？ 3.3.1 制造微器件的方法有哪些？ 3.3.2 怎樣才能看到想要制做的物體？ 3.3.3 怎樣才能將它與外部世界聯(lián)系起來(lái)？ 3.3.4 如果看不見它或連接不到它，能使其進(jìn)行自組裝并自主運(yùn)作嗎？ 3.3.5 組裝小尺寸三維物體的途徑 3.3.6 利用DNA鏈引導(dǎo)納米尺寸結(jié)構(gòu)的自組裝 參考文獻(xiàn)第4章 納米世界的量子本質(zhì) 4.1 核原子的玻爾(Bohr)模型 4.1.1 角動(dòng)量量子化 4.1.2 玻爾模型的擴(kuò)展 4.2 光和物質(zhì)的波粒二象性，德布羅意方程 4.3 電子波函數(shù)，概率密度，行波和駐波 4.4 麥克斯韋方程；E和B為光子、光纖模式的波函數(shù) 4.5 海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理 4.6 薛定諤方程，量子態(tài)和能量，勢(shì)壘隧穿 4.6.1 一維薛定諤方程 4.6.2 一維俘獲粒子 4.6.3 勢(shì)階處的反射和隧穿 4.6.4 勢(shì)壘貫穿，阱逃逸時(shí)間，共振隧穿二極管 4.6.5 二維和三維中的俘獲粒子：量子點(diǎn) 4.6.6 二維帶和量子線 4.6.7 簡(jiǎn)諧振子 4.6.8 球型極坐標(biāo)中的薛定諤方程 4.7 氫原子，單電子原子，激發(fā)子 4.7.1 磁矩 4.7.2 磁化強(qiáng)度和磁化率 4.7.3 電子偶素和激發(fā)子 4.8 費(fèi)米子，玻色子及其占位規(guī)則 參考文獻(xiàn)第5章 宏觀世界的量子行為 5.1 化學(xué)元素周期表 5.2 納米對(duì)稱性，雙原子分子和鐵磁體 5.2.1 全同性粒子以及它們之間的交換 5.2.2 氫分子，H-H：共價(jià)鍵 5.3 更加純粹的納米物理作用力：范德華力、Casimir力、氫鍵 5.3.1 極性波動(dòng)力和范德華波動(dòng)力 5.3.2 Casimir力 5.3.3 氫鍵 5.4 金屬作為自由電子的盒子：費(fèi)米能級(jí)，DOS，維度 5.5 周期性結(jié)構(gòu)(如Si、GaAs、InSb、Cu)：電子能帶和帶隙的Kronig-Penney模型 5.6 半導(dǎo)體和絕緣體中的電子能帶和傳導(dǎo)：局域與離域 5.7 類氫施主和受主 5.7.1 半導(dǎo)體中的載流子濃度，金屬摻雜 5.7.2 PN結(jié)，電子二極管I(V)特征，注入式激光器 5.8 鐵磁性的擴(kuò)展，磁盤存儲(chǔ)器的納米物理學(xué)基礎(chǔ) 5.9 表面的不同，Schottky勢(shì)壘厚度W 5.10 鐵電學(xué)，壓電學(xué)和焦熱電學(xué)：納米技術(shù)發(fā)展的最新應(yīng)用 參考文獻(xiàn)第6章 自然界和工業(yè)中的自組裝納米結(jié)構(gòu) 6.1 碳原子 6.2 甲烷CH4，乙烷C2H6，辛烷C8H18 6.3 乙烯C2H4，苯C6H6，乙炔C2H2 6.4 C60巴基球(V0.5nm) 6.5 C∞納米管(～0.5nm) 6.6 InAs量子點(diǎn)(～5nm) 6.7 AgBr納米晶體(0.1～2μm) 6.8 趨磁細(xì)菌中的Fe3O4鐵磁礦和Fe3S4硫復(fù)鐵礦納米粒子 6.9 在金和其他光滑表面的自組裝單層膜 參考文獻(xiàn)第7章 基于物理學(xué)的納米制造和納米技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方法 7.1 硅技術(shù)：納米技術(shù)中的Intel-IBM方法 7.1.1 圖形，掩膜，光刻 7.1.2 硅的刻蝕 7.1.3 界定高導(dǎo)電性電極區(qū)域 7.1.4 金屬和絕緣薄膜的沉積方法 7.2 受光波長(zhǎng)限制的橫向分辨率(線寬)，現(xiàn)在是65nm 7.2.1 光學(xué)和X射線光刻 7.2.2 電子束光刻 7.3 犧牲層，懸橋，單電子晶體管 7.4 硅計(jì)算機(jī)技術(shù)的未來(lái)是什么？ 7.5 散熱和RSFQ技術(shù) 7.6 掃描探針(機(jī))方法：一次一個(gè)原子 7.7 掃描隧道顯微鏡(STM)作為分子組裝機(jī)的原型 7.7.1 移動(dòng)金原子，制造表面分子 7.7.2 用一臺(tái)STM組裝有機(jī)分子 7.8 原子力顯微鏡(AFM)陣列 7.8.1 光刻制備懸臂陣列 7.8.2 用原子力顯微鏡進(jìn)行納米制造 7.8.3 采用磁共振原子力顯微鏡對(duì)單電子自旋成像 7.9 根本性問(wèn)題：速率，準(zhǔn)確性及其他 參考文獻(xiàn)第8章 基于磁、電子、核自旋以及超導(dǎo)性的量子技術(shù) 8.1 Stern-Gerlach實(shí)驗(yàn)：電子自旋1/2角動(dòng)量的觀測(cè) 8.2 雙核自旋效應(yīng)：MRI(磁共振成像)和“21.1cm線” 8.3 對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，電子自旋1/2作量子比特：量子疊加，相干 8.4 硬、軟鐵磁物質(zhì) 8.5 GMR(巨磁阻)的起源：依靠自旋的電子散射 8.6 GMR自旋閥，一個(gè)納米物理的磁阻傳感器 8.7 隧道閥，一個(gè)更好的(TMR)納米物理的磁場(chǎng)傳感器 8.8 磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM) 8.8.1 磁性隧道結(jié)MRAM陣列 8.8.2 混合鐵磁體-半導(dǎo)體的非易失霍爾(Hall)效應(yīng)柵器件 8.9 自旋注入：Johnson-Silsbee效應(yīng) 8.10 磁邏輯器件：一個(gè)多數(shù)通用邏輯門 8.11 超導(dǎo)體和超導(dǎo)(磁)通量子 8.12 Josephson效應(yīng)和超導(dǎo)量子干涉檢測(cè)器(SQUID) 8.13 超導(dǎo)(RsFQ)邏輯/存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)元件 參考文獻(xiàn)第9章 硅納米電子學(xué)與超越 9.1 帶有相干電子的電子干涉器件 9.1.1 截?cái)嗔孔硬▽?dǎo)中的彈道電子輸運(yùn)：實(shí)驗(yàn)和理論 9.1.2 碳納米管中清晰可辨的量子干涉效應(yīng) 9.2 碳納米管傳感器和密集型非易失隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 9.2.1 極性分子的碳納米管傳感器，利用其固有的大電場(chǎng) 9.2.2 交叉排列的碳納米管陣列作為超密超快的非易失隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器 9.3 共振隧道二極管，隧道熱電子晶體管 9.4 雙勢(shì)阱電勢(shì)電荷量子比特 9.5 單電子晶體管 9.5.1 射頻單電子晶體管(RFSET)，一個(gè)已被證明了的有用的研究工具 9.5.2 以亞電子電荷解析度讀出電荷量子比特 9.5.3 SET和RTD(共振隧道二極管)的對(duì)比 9.6 通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法獲得的雙阱電荷量子比特 9.7 GaAs晶片上的離子俘獲，指向一種新的量子比特 9.8 單分子作為電子電路上的活性單元 9.9 由硅CMOS和分子電子學(xué)結(jié)合而成的雜化納米電子學(xué)：CMOL 參考文獻(xiàn)第10章 展望未來(lái) 10.1 Drexler的機(jī)械(分子)軸和軸承 10.1.1 Smalley對(duì)機(jī)器組裝的駁斥 10.1.2 范德華力可用于無(wú)摩擦力軸承？ 10.2 分子組裝機(jī)的概念是有缺陷的 10.3 分子機(jī)器的革新技術(shù)或自復(fù)制技術(shù)是否會(huì)威脅到地球上的生命？ 10.4 基因工程和機(jī)器人學(xué)怎樣？ 10.5 生物技術(shù)和合成生物學(xué)中可能存在的社會(huì)和倫理問(wèn)題 10.6 會(huì)出現(xiàn)福山所預(yù)測(cè)的后人類未來(lái)嗎？ 參考文獻(xiàn)習(xí)題簡(jiǎn)寫術(shù)語(yǔ)表一些有用的常數(shù)檢索
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