《functional thin films technology》书评

材料科学与工程学院 吴泽鑫

1. 概述

《functional thin films technology》中文译名为功能薄膜技术，由Sam Zhang（张善勇）教授、Jyh-Ming Ting博士和Wan-Yu Wu博士共同编著而成。张善勇教授是英国皇家化学学会会士、英国材料学会会士、国际薄膜学会会士，主要研究硬质薄膜、涂层以及能源薄膜等领域，在薄膜材料领域具有较高的权威。本书由美国Taylor & Francis公司旗下的CRC Press出版社于2022年首次出版。本书一共322页，包括11个章节。

1. 图书的总体构架、体例及内容简介

本书包括：序言、正文、索引。

序言：在序言中，作者将“coating”和“film”进行了区分，并且告知读者书的内容也按照两个不同的定义进行了两册的设置。本书介绍的是功能性薄膜材料，另外一册介绍的是保护性薄涂层材料。

内容简介：

第一章 组合合成法在纳米电子学薄膜材料开发中的应用

本章节共9个小节，由TaKahiro Nagata和Toyohiro Chikyow撰写。第一节介绍了组合合成法的发展背景和推动力，第二节介绍了用于组合合成法的材料的发展，第三节介绍了基于组合合成法的高产量材料的发展，第四节介绍了薄膜组合合成法，第五节介绍了组合表征技术，第六介绍了二元合金系统的电气特性的控制，第七节介绍了二元氧化物系统的电气特性的控制，第八节介绍了复合氧化物的工艺及组成优化，第九节作者提出了组合合成技术未来需要解决的问题。

第二章 溅射沉积的纳米结构涂层作为太阳能选择性吸收剂

 本章共4个小节，由Jyh-Ming Ting和Yi-Hui Zhuo撰写。第一节介绍了太阳能热系统的概念，第二节介绍了内在吸收剂、半导体-金属串联吸收剂、多层吸收剂、金属陶瓷吸收剂和纹理吸收剂五类吸收剂的基本概念、原理及其优缺点。这五类中作者着重介绍了金属陶瓷吸收剂。第三节作者提出：提高太阳能热系统不仅需要从吸收剂方面考虑还要从涂层材料方面考虑并介绍了高温吸收剂衬底。第四节为本章小结。

第三章 基于宽带可饱和吸收体的新型锁模光纤激光器

本章共5个小节，由Lu Li和Wei Ren撰写。本章着重介绍了各种类型的宽带可饱和吸收体的性质与应用。本章第一节介绍了光纤激光器的发展和分类，第二节介绍了传统孤子光纤激光器、展宽脉冲光纤激光器、自相似脉冲光纤激光器三种光纤激光器和模式锁定技术，第三节介绍了宽频带饱和吸收剂，第四节介绍了可饱和吸收体在锁模光纤激光器的应用。第五节为本章小结。

第四章 薄涂层技术及其在高温固体氧化物燃料电池中的应用

本章共7个小节，由San Ping Jiang和Shuai He撰写。本章着重介绍了针对氧化物材料的各种合成方法。本章第一节介绍了固体燃料电池的基本概念，第二节介绍了化学沉积法，第三节介绍了物理沉积法，第四节介绍了胶体法和陶瓷法，第五节介绍了火焰辅助胶体法，第六节介绍了光刻和蚀刻技术在μ- SOFCs（微固体氧化物燃料电池）的应用。第七节为本章小结。

第五章 用于压电材料的无机/有机晶体的的堆积和演化

本章共9个小节，由Jr-Jeng Ruan和Kao-Shuo Chang撰写。本章第一节介绍了压电现象，第二节介绍具有压电特性的氮化物薄膜，第三节介绍具有压电特性的氧化物薄膜，第四节介绍工艺与形态优化包括：组合反应溅射法和溶液法，第五节介绍了压电相关特性、肖特基效应、肖特基势垒变化、压电光催化、压电势、光电转化效率等性能表征，第六节介绍了纳米结构的ZnSnO₃和BaZnO₂的应用，第七节介绍了有机高分子材料的压电特性，第八节介绍了增强有机高分子压电特性的方法。第九节为本章小结。

第六章 纳米结构单原子催化剂从科学到应用

本章共3个小节，由Yi-Sheng Lai撰写。本章第一节介绍了单原子催化剂的概念，第二节介绍了金属氧化物单原子、金属单原子和2维材料单原子三种纳米结构单原子催化剂，第三节介绍了纳米结构单原子在氧还原反应（ORR）、析氢反应（HER）、二氧化碳还原反应（CO₂RR）三种反应的电化学催化应用。第三节为本章小结。

第七章 高温合成的纳米多孔阳极氧化铝的生长、特性及应用

本章共6个小节，由Chen-Kuei Chung，Ming-Wei Liao和Chin-An Ku撰写。第一节综述了纳米多孔阳极氧化铝的生长、特性及其应用，第二节的内容是低纯度、高纯铝箔和硅基铝膜制备阳极氧化铝的文献综述，第三节介绍了在低温到高温下，混合脉冲阳极氧化大体积铝箔的工艺，第四节介绍了相对高温下，在硅衬底上混合脉冲阳极氧化铝箔的工艺，第五节介绍了混合脉冲阳极氧化铝的应用：高效合成多孔膜和作为光催化剂。第六节为本章小结。

第八章 多功能超疏水纳米复合材料表面理论、设计及应用

本章共5个小节，由Yongquan Qing 和Changsheng Liu撰写。第一节介绍了表面材料的发展历史，第二节介绍了超疏水纳米复合材料表面的理论模型，第三节介绍了功能纳米复合材料表面的不同设计，第四节介绍了功能超疏水纳米复合材料的应用领域。第五节为本章小结。

第九章 溶液加工的氧化物半导体薄膜和器件

本章共6个小节，由Bui Nguyen Quoc Trinh、Endah Kinarya Paluqi和Akihiko Fujiwara撰写。第一节介绍了薄膜半导体、溶液加工薄膜半导体器件的发展现状，第二节介绍了金属氧化物的能带结构，第三节介绍了n型半导体薄膜的发展现状，第四节介绍了p型薄膜的潜在发展，第五节介绍了氧化物的两个应用领域：薄膜晶体管和太阳能电池。第六节为本章小结。

第十章 基于表面增强拉曼效应的用于痕量有机氯农药检测的金纳米晶薄膜

本章共7个小节，由Xia Zho、Hongwen Zhang、和Weiping Cai撰写。第一节介绍了基于SERS（表面增强拉曼效应）的检测技术的发展背景，第二节介绍了金纳米晶体的温度控制生长，第三节介绍了晶种协助生长方式，通过晶种添加率控制金晶体的生长，第四节介绍了纳米金晶体的金属-有机骨架包裹，第五节介绍了纳米金晶体薄膜和其表面增强拉曼效应活性，第六节介绍了该功能薄膜在六六六的痕量检测中的应用。第七节为本章小结。

第十一章 沉积参数对纳米结构Cu/W多层涂层力学性能和输运性能的影响

本章共5个小节，由Alexander M.Korsunsky和 Leon Romano Brandt撰写。第一节介绍了研究背景。第二节用一系列方法分析了沉积压力对铜、钨涂层性能的影响以及涂层的扩散性和稳定性之间的关系。第三节介绍了应力积累的机理，分析了磁控溅射沉积条件对残余应力的影响。第四节介绍了通过各种方法观察离子束沉积法中铜和钨纳米多层膜沉积在硅衬底上的热扩散过程。第五节为总结。

2. 图书编写特点及评价

1内容新颖

本书选取的内容属于相当前沿的知识。如单原子催化剂，燃料电池和半导体等内容都是目前学者们比较感兴趣的课题；而在文章中所提及到的合成方法如组合合成法、化学气相沉积法、溶液法等都是目前常用和前沿并且值得学习的合成方法；文章选用的例子和参考文献时间较新、数量较多并且相当权威。

2方便学习

本书每个章节由不同作者攥写，从应用和工艺的角度分别介绍了各种功能薄膜。每个章节之间的内容没有绝对的阅读顺序要求，有利于读者选择任意一个具体的应用进行学习，对不感兴趣的内容可以跳过。在每一章的第一页，本书还非常人性化地设置了该章节对应的小目录，方便读者查找该章的内容。每一章所涉及到的参考文献也放在每一章的后面而不是整本书的最后，方便了读者根据自己的学习目标参考学习。

3图表非常丰富

本书当中包含了大量图表，内容包括技术介绍的抽象、材料的实物图、XRD等测试表征图，参数表等。在每一章当中，作者都配有合适的图片对该章的对应技术进行介绍，读者能通过图片很好地了解到文字所表达的内容。在文章中设计到例子与实验，作者将实验实物图与表征图配在文章中，读者能很好地了解到实验的过程与清晰地看到实验结果。

3. 结语

综上所述，笔者认为Sam Zhang教授的这本《functional thin films technology》在内容的编排方面非常人性化，内容丰富且新颖，选取的内容并非以理论为中心，更多从应用和工艺的角度出发。因此，我认为这本教材适合但不仅限于材料、应用物理、能源等相关学科学生了解学习。通过学习《functional thin films technology》这本书可以对目前功能薄膜技术的发展现状有全面的了解，因此该书可用于高年级大学生或者研究生的课程教材。

本馆索书号：TB43/F979.2

馆藏地：华南理工大学-五山校区-外文图书区（外教中心）