《石墨烯的結構與基本性質》是2020年華東理工大學出版社出版的圖書，作者是劉開輝、徐小志。
基本介紹
- 書名：石墨烯的結構與基本性質
- 作者：編者:劉開輝//徐小志|責編:韓婷|總主編:劉忠范
- 出版社：華東理工大學出版社
- 出版時間：2020年
- 定價：238 元
- 開本：16 開
- 裝幀：精裝
- ISBN：9787562861003
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
本書詳細介紹了石墨烯的結構與基本性質,對石墨烯的發展歷史、電學性質、光學性質、熱學性質、力學性質、化學性質、磁學性質、帶隙、異質結、複合結構及電學可調性等各個方面進行了介紹。
本書可作為高等學校材料相關專業本科高年級學生、研究生的學習用書,以及教師、科技工作者和企業專業技術人員的參考書,尤其對從事石墨烯材料研究的科研人員將具有很好的指導意義。
圖書目錄
第 1 章 石墨烯的結構及其發現歷史 001
1.1 石墨烯捆求套的發現歷史 003
1.1.1 二維材料的熱力學不穩定性牛尋少 004
1.1.2 從薄層石墨到石墨烯的發現 005
1.1.3 石墨烯引起的研究熱潮 007
1.2 石墨烯的晶體學結構 011
1.2.1 石墨烯的基本結構 011
1.2.2 石墨烯的 TEM 表徵結果 012
1.2.3 石墨烯的 STM 表徵結果 013
1.3 石墨烯的電子能帶結構 014
1.3.1 石墨烯的緊束縛近似理論 014
1.3.2 石墨烯的 ARPES表徵結果 016
1.3.3 石墨烯的 STS表徵結檔碑果 016
1.4 本章小結 017
第 2 章 石墨烯的想踏捆設電學性質 019
2.1 石墨烯的超高載流子遷移率 021
2.1.1 石墨烯遷移率的測量方法 021
2.1.2 石墨烯中電子傳輸及散射 023
2.1.3 石墨烯的遷移率 023
2.2 量子霍爾效應 031
2.2.1 霍爾效應和傳統量子霍爾效應 031
2.2.2 單層石墨烯中的半整數量子霍爾危厚姜效應 034
2.2.3 雙層石墨烯中的反常量子霍爾效應 037
2.2.4 石墨烯中的分數量子霍爾效應 038
2.3 Klein隧穿 041
2.4 本章小結 043
第 3 章 石墨雅提奔悼烯的光學性質 045
3.1 石墨烯的光吸收 047
3.2 石墨烯的非線性光學性質 050
3.3 石墨烯表面等離激元 055
3.3.1 石墨烯表面等離激元的基本原理與性質 056
3.3.2 石墨烯表面等離激元的觀測 059
3.3.3 石墨烯表面等離激員格放元的套用 062
3.4 本章小結 064
第 4 章 石墨烯的熱學性質 067
4.1 石墨烯的聲子色散關係 069
4.2 石墨烯的拉曼光譜 072
4.3 石墨烯熱容 078
4.3.1 杜隆 珀替定律 078
4.3.2 二維晶格德拜模型 078
4.4 石墨烯熱膨脹 081
4.5 石墨烯熱導 083
4.6 石墨烯熱管理 086
4.7 本章小結 094
第 5 章 石墨烯的力學性質 095
5.1 石墨烯的力學特性 097
5.1.1 石墨烯的不平整性和熱力學穩定性 097
5.1.2 石墨烯的楊氏模量 098
5.1.3 石墨烯的位錯和晶界 100
5.1.4 提高石墨烯的力學性能 102
5.2 石墨烯的應變 103
5.2.1 應變對石墨烯帶隙的影響 103
5.2.2 應變增強石墨烯中電子 聲子耦合 105
5.2.3 應力調控石墨烯表面雜質原子的自組裝 106
5.3 石墨烯的摩擦 108
5.4 本章小結 111
第 6 章 石墨烯的化學性質 113
6.1 石墨烯的不可穿透性 115
6.1.1 石墨烯在海水淡化領域的套用 115
6.1.2 石墨烯在處理原油泄漏領域的套用 117
6.1.3 石墨烯在 DNA 領域的套用 119
6.2 石墨烯的化學惰性 121
6.3 石墨烯基的催化特性 125
6.3.1 早期的發展和近期的進展 126
6.3.2 通過摻雜提高催化活性 128
6.3.3 通過分子複合提高催化活性 128
6.3.4 通過控制三維架構提高催化活性 129
6.4 本章小結 130
第 7 章 石墨烯的磁學（自旋） 性質 131
7.1 石墨烯與磁學簡述 133
7.1.1 磁學概述 133
7.1.2 磁性 134
7.1.3 磁性分類 134
7.2 在石墨烯中引入磁性的方法 137
7.2.1 點缺陷引入磁性 137
7.2.2 線缺陷對磁性的影響 139
7.2.3 近鄰效應引入磁性 139
7.2.4 原子吸附引入磁性 140
7.3 探測石墨烯中的磁性 142
7.4 石墨烯中的熱電自旋電壓 144
7.5 本章小結 145
第 8 章 石墨烯的帶隙 147
8.1 破壞石墨烯的晶格或化學結構打開帶隙 150
8.1.1 通過引入摻雜打開帶隙 150
8.1.2 通過吸附原子打開帶隙 150
8.1.3 通過引入周期性缺陷打開帶隙 152
8.1.4 通過引入限制打開帶隙 154
8.1.5 通過其他化學處理打開帶隙 155
8.2 不破壞石墨烯的晶格或化學結構打開帶隙 155
8.2.1 通過加外加電場打開帶隙 156
8.2.2 通過襯底影響打開帶隙 157
8.2.3 通過襯底形成摩爾條紋(MoirPattern)打開帶隙 158
8.2.4 通過自旋軌道耦合效應打開帶隙 160
8.2.5 通過外加應力打開帶隙 161
8.2.6 通過電子多體相互作用效應打開帶隙 162
8.3 本章小結 162
第 9 章 石墨烯電學可調性質 163
9.1 石墨烯的基本電學和光學特性 165
9.2 石墨烯導電性調節 168
9.2.1 石墨烯費米能級的調節 169
9.2.2 石墨烯帶隙的調節 172
9.3 石墨烯 pn結和石墨烯電晶體 174
9.3.1 石墨烯 pn結 174
9.3.2 石墨烯電晶體 183
9.4 石墨烯的電光調製 187
9.5 石墨烯的光電探測 196
9.6 石墨烯的光發射 203
9.7 本章小結 204
第 10 章 石墨烯異質結構 207
10.1 石墨烯垂直異質結 210
10.1.1 石墨烯/氮化硼異質結 210
10.1.2 石墨烯/過渡金屬硫族化合物異質結 214
10.1.3 石墨烯/其他二維材料 218
10.1.4 石墨烯/一維、零維材料異質結 219
10.2 石墨烯面內異質結 220
10.2.1 石墨烯/氮化硼異質結 220
10.2.2 石墨烯/過渡金屬硫族化合物異質結 221
10.3 本章小結 222
第 11 章 石墨烯複合結構 225
11.1 石墨烯的原子摻雜 227
11.1.1 氮摻雜石墨烯 227
11.1.2 硼摻雜石墨烯 229
11.1.3 硼氮共摻雜石墨烯 232
11.1.4 其他元素摻雜石墨烯 236
11.2 石墨烯的化學修飾 237
11.2.1 氧化石墨烯 237
11.2.2 石墨烯的氫化 239
11.2.3 石墨烯的氟化 244
11.2.4 其他石墨烯表面功能化 246
11.2.5 石墨烯表面吸附 249
11.3 本章小結 252
參考文獻 253
索引 265
作者簡介
劉開輝，北京大學特聘研究員，國家優秀青年科學基金獲得者，北京市傑青基金獲得者。2004年本科畢業於北京師範大學物理系。2009年在中國科學院物理研究所獲理學博士學位。2009年至2014年在美國加州大學伯克利分校物理系從事博士後工作。2014年被聘為北京大學物理學院研究員，博士生導師。從事界面調控二維材料生長動力學和物性的研究，特別關注發展全新科學技術手段以解決新的科學問題。發展了單個低維材料單元水平的納米光譜學、原位透射電鏡、化學氣相沉積結合技術，在理解單個低維材料的生長、結構和性質的直接對應關係，揭露低維凝聚態物理中的新穎規律和材料生長機理中開展了系列工作，在二維單晶材料超快生長設計、米級單晶薄膜材料製造方法、表界面耦合光譜學研究等方向取得了多項研究成果。
4.1 石墨烯的聲子色散關係 069
4.2 石墨烯的拉曼光譜 072
4.3 石墨烯熱容 078
4.3.1 杜隆 珀替定律 078
4.3.2 二維晶格德拜模型 078
4.4 石墨烯熱膨脹 081
4.5 石墨烯熱導 083
4.6 石墨烯熱管理 086
4.7 本章小結 094
第 5 章 石墨烯的力學性質 095
5.1 石墨烯的力學特性 097
5.1.1 石墨烯的不平整性和熱力學穩定性 097
5.1.2 石墨烯的楊氏模量 098
5.1.3 石墨烯的位錯和晶界 100
5.1.4 提高石墨烯的力學性能 102
5.2 石墨烯的應變 103
5.2.1 應變對石墨烯帶隙的影響 103
5.2.2 應變增強石墨烯中電子 聲子耦合 105
5.2.3 應力調控石墨烯表面雜質原子的自組裝 106
5.3 石墨烯的摩擦 108
5.4 本章小結 111
第 6 章 石墨烯的化學性質 113
6.1 石墨烯的不可穿透性 115
6.1.1 石墨烯在海水淡化領域的套用 115
6.1.2 石墨烯在處理原油泄漏領域的套用 117
6.1.3 石墨烯在 DNA 領域的套用 119
6.2 石墨烯的化學惰性 121
6.3 石墨烯基的催化特性 125
6.3.1 早期的發展和近期的進展 126
6.3.2 通過摻雜提高催化活性 128
6.3.3 通過分子複合提高催化活性 128
6.3.4 通過控制三維架構提高催化活性 129
6.4 本章小結 130
第 7 章 石墨烯的磁學（自旋） 性質 131
7.1 石墨烯與磁學簡述 133
7.1.1 磁學概述 133
7.1.2 磁性 134
7.1.3 磁性分類 134
7.2 在石墨烯中引入磁性的方法 137
7.2.1 點缺陷引入磁性 137
7.2.2 線缺陷對磁性的影響 139
7.2.3 近鄰效應引入磁性 139
7.2.4 原子吸附引入磁性 140
7.3 探測石墨烯中的磁性 142
7.4 石墨烯中的熱電自旋電壓 144
7.5 本章小結 145
第 8 章 石墨烯的帶隙 147
8.1 破壞石墨烯的晶格或化學結構打開帶隙 150
8.1.1 通過引入摻雜打開帶隙 150
8.1.2 通過吸附原子打開帶隙 150
8.1.3 通過引入周期性缺陷打開帶隙 152
8.1.4 通過引入限制打開帶隙 154
8.1.5 通過其他化學處理打開帶隙 155
8.2 不破壞石墨烯的晶格或化學結構打開帶隙 155
8.2.1 通過加外加電場打開帶隙 156
8.2.2 通過襯底影響打開帶隙 157
8.2.3 通過襯底形成摩爾條紋(MoirPattern)打開帶隙 158
8.2.4 通過自旋軌道耦合效應打開帶隙 160
8.2.5 通過外加應力打開帶隙 161
8.2.6 通過電子多體相互作用效應打開帶隙 162
8.3 本章小結 162
第 9 章 石墨烯電學可調性質 163
9.1 石墨烯的基本電學和光學特性 165
9.2 石墨烯導電性調節 168
9.2.1 石墨烯費米能級的調節 169
9.2.2 石墨烯帶隙的調節 172
9.3 石墨烯 pn結和石墨烯電晶體 174
9.3.1 石墨烯 pn結 174
9.3.2 石墨烯電晶體 183
9.4 石墨烯的電光調製 187
9.5 石墨烯的光電探測 196
9.6 石墨烯的光發射 203
9.7 本章小結 204
第 10 章 石墨烯異質結構 207
10.1 石墨烯垂直異質結 210
10.1.1 石墨烯/氮化硼異質結 210
10.1.2 石墨烯/過渡金屬硫族化合物異質結 214
10.1.3 石墨烯/其他二維材料 218
10.1.4 石墨烯/一維、零維材料異質結 219
10.2 石墨烯面內異質結 220
10.2.1 石墨烯/氮化硼異質結 220
10.2.2 石墨烯/過渡金屬硫族化合物異質結 221
10.3 本章小結 222
第 11 章 石墨烯複合結構 225
11.1 石墨烯的原子摻雜 227
11.1.1 氮摻雜石墨烯 227
11.1.2 硼摻雜石墨烯 229
11.1.3 硼氮共摻雜石墨烯 232
11.1.4 其他元素摻雜石墨烯 236
11.2 石墨烯的化學修飾 237
11.2.1 氧化石墨烯 237
11.2.2 石墨烯的氫化 239
11.2.3 石墨烯的氟化 244
11.2.4 其他石墨烯表面功能化 246
11.2.5 石墨烯表面吸附 249
11.3 本章小結 252
參考文獻 253
索引 265
作者簡介
劉開輝，北京大學特聘研究員，國家優秀青年科學基金獲得者，北京市傑青基金獲得者。2004年本科畢業於北京師範大學物理系。2009年在中國科學院物理研究所獲理學博士學位。2009年至2014年在美國加州大學伯克利分校物理系從事博士後工作。2014年被聘為北京大學物理學院研究員，博士生導師。從事界面調控二維材料生長動力學和物性的研究，特別關注發展全新科學技術手段以解決新的科學問題。發展了單個低維材料單元水平的納米光譜學、原位透射電鏡、化學氣相沉積結合技術，在理解單個低維材料的生長、結構和性質的直接對應關係，揭露低維凝聚態物理中的新穎規律和材料生長機理中開展了系列工作，在二維單晶材料超快生長設計、米級單晶薄膜材料製造方法、表界面耦合光譜學研究等方向取得了多項研究成果。
