碳基納電子和光電子器件

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適讀人群：電子學專業高年級本科和物理、材料、化學等相關專業研究生

《碳基納電子和光電子器件》可供納米科技、電子學、光電子學、材料科學、物理學等學科的科研人員坑拘殃以及大專院校相關專業的師生參考閱讀。

內容簡介

《碳基納電子和光電子器件》是一部碳基納電子和光電子理論與器件方面的專著，主要達充內容是碳基納電子學和光電子學的基礎知識及北京大學研究組2006～2013年期間在這個研究領域所做的工作。《碳基納電子和光電子器件》第1章概要介紹碳基納電子學和光電子學；第2章簡單回顧原子軌道知識；第3章介紹這些軌道的相互作用，化學鍵基礎內容，軌道雜化，特別是s軌道和p軌道的雜化；第4章介紹s和p軌道雜化所導致的碳納米結構，特別是石墨烯和碳納米管的原子結構和相應電子態結構。《碳基納電子和光電子器件》的第5章、第6章重點介紹化學法製備面向電子學套用的納米碳結構的方法和相關表征技術，特別是基於光陵臘炒符學方法的無損傷拉曼技術。《碳基納電子和光電子器件》的重點是基於碳納米結構的納電子器件。第7章、第8章分別介紹碳納米材料在數字電路和模擬電路中的套用。第7章重點介紹碳納米管場效應電晶體的製備、工作原理，以及在傳統數字電路中的可能套用。第8章論述碳納米管在模擬和高頻電路的套用前景。第9章集中介紹碳基納米光電子學領龍乃朵域的現狀和發展。

作者簡介

彭練矛，北京大學電子學系主任、納米器件物理與化學教育部重點實驗室主任、國際晶體學聯合會電子晶體學委員會主席、美國《套用物理雜誌》副主編、英國物理學會會士。1982年於北京大學無線電電子學系本科畢業，1988年於美國亞利桑那州立大學獲博士學位。從2001年起先後3次任國家“973”計畫項目和國家重大科學研究計畫項目首席科學家，國家自然科學基金委員會創新研究群體負責人，中國晶體學會和中國電子顯微鏡學會副理事長。迄今在國際學術刊物上發表SCI收錄論文300餘篇，第壹作者專著1部（High—EnergyElectronDiffractionandMicroscopy，牛津大學出版社）。1994年獲首屆國家傑出青年科學基金資助，1998年獲求是科技基金會“傑出青年學者獎”，1999年被北京大學聘為教育部首批“長江學者獎勵計畫”特聘教授。主持的“亞納米碳管的穩定性研究”葛墊整斷被選為2000年中國高等學校十大科技進展，入選2000年中國基礎科學研究十大新聞；“定量電子顯微學方法與氧化鈦納米結構研究”項目2010年獲得國家自然科學獎二等獎：”實現碳納米管的高效光伏倍增效應”項目入選2011年度“中國科學十大進展”；“高性能碳基納米電子器件”項目獲2013年度高等學校自然科學獎一等獎。2009年獲“全國優秀博士學位論文指導教師”稱號：2013年被評為北京大學首屆“十佳導師”。

圖書目錄

《納米科學與技術》叢書序

前言

第1章碳基納電子學和光電子學基本介紹

參考文獻

第2章量子力學基礎及原子軌道、能級

2.1量子力學基礎

2.2原子能級和軌道

2.3狄拉克符號

參考文獻

第3章分子的結合、軌道相互作用與雜化

3.1最簡單的雙原子分子氫分子

3.2基於s態的雙原子分子

3.3基於s和p態的雙原子分子

3.4s—p軌道相互作用

3.5s—p軌道雜化

3.5.1sp"雜化的一般描述

3.5.2sp雜化

3.5.3sp2雜化

3.5.4sp3雜化

3.5.5一般討論

參考文獻

第4章石墨烯和碳納米管的原子和電子態結構

4.1石墨烯的晶格結構與描述

4.2碳納米管的晶格結構與描述

4.3晶體的緊束縛方法和能帶結構

4.4石墨烯的電子能帶結構

4.5碳納米管的電子能帶結構

4.5.1扶手椅型碳納米管的能帶結構

4.5.2鋸齒型碳納米管的能帶結構

4.5.3碳納米管能帶結構的一般討論

參考文獻

第5章單壁碳納米管和石墨烯的可控制備

5.1基底上單壁碳納米管的可控生長

5.1.1單壁碳納米管生長的催化劑

5.1.2基底上水平單壁碳納米管陣列的生長及方向控制

5.1.3單壁碳納米試碑尋管的導電性和結構可控制備

5.2石墨烯的製備

5.2.1機械剝離法

5.2.2外延生長法

5.2.3化學氣相沉積法

5.2.4溶液化學剝離石墨法

參考文獻

第6章碳基納米結構的表征

6.1石墨烯的拉曼光譜

6.1.1石墨烯的拉曼振動模式和拉曼光譜

6.1.2石墨烯層數的確定

6.1.3判斷石墨烯的邊緣結構

6.2碳納米管的拉曼光譜

6.2.1碳納米管的拉曼振動模式

6.2.2徑向呼吸模式

6.2.3G峰

6.2.4D峰

6.2.5張力和溫度等對碳納米管拉曼光譜的影響

6.2.6表面增強拉曼光譜

6.3碳納妹企腳米管的螢光光譜

6.4掃描探針顯微術在碳納米管研究領域中的套用

6.4.1掃描隧道顯微鏡

6.4.2原子力顯微鏡

6.4.3靜電力顯微鏡

6.4.4開爾文力顯微鏡

參考文獻

第7章基於碳納米管的電子器件和積體電路

7.1碳納米管和石墨烯材料的結構和電學特點

7.2碳納米管場效應電晶體

7.2.1碳納米管器件的工作原理

7.2.2碳納米管的p型歐姆接觸和p型彈道器件

7.2.3碳納米管的n型歐姆接觸和n型彈道器件

7.3碳納米管場效應電晶體器件結構及性能最佳化

7.3.1碳納米管場效應電晶體器件的特徵曲線

7.3.2碳納米管場效應電晶體的性能參數

7.3.3碳納米管場效應電晶體模型

7.3.4碳納米管頂柵器件和高k柵介質

7.3.5碳納米管場效應電晶體的自對準柵結構

7.3.6碳納米管場效應電晶體器件的性能優勢

7.4碳納米管數字積體電路

7.4.1p型積體電路

7.4.2碳納米管CMOS積體電路

7.4.3無摻雜的碳納米管CMOS積體電路

7.4.4碳納米管PTL積體電路

7.4.5碳納米管薄膜器件和積體電路

7.4.6碳納米管場效應電晶體的性能極限和潛力

參考文獻

第8章碳基納電子學——模擬電路

8.1碳納米管射頻電晶體

8.1.1射頻電晶體小信號模型和頻率參數

8.1.2場效應電晶體的二連線埠網路模型與散射參數

8.1.3單根碳納米管的頻率特性

8.1.4基於碳納米管薄膜的高頻電晶體

8.2石墨烯電晶體

8.2.1石墨烯電學性質

8.2.2石墨烯場效應電晶體的工作原理和器件模型

8.2.3石墨烯頂柵FET及其製備

8.2.4石墨烯能帶工程

8.2.5石墨烯射頻電晶體

8.2.6石墨烯電晶體存在的問題和解決方法

8.3碳基雙極電子學

8.3.1基於石墨烯的雙極電子學

8.3.2基於碳納米管的雙極電子學

8.4展望

參考文獻

第9章碳基光電器件：發光、探測、光電耦合

9.1碳納米管中的激發態（激子）特性

9.2碳納米管發光器件

9.2.1基於單根碳納米管的發光器件

9.2.2基於碳納米管薄膜的發光器件

9.3碳納米管光探測器

9.4碳納米管基太陽能電池

9.5碳納米管電光調製器件及光電集成

9.6石墨烯光電器件

參考文獻

索引

彩圖

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