本书是一部碳基纳电子和光电子理论与器件方面的专著，主要内容是碳基纳电子学和光电子学的基础知识及北京大学研究组2006?2013年期间在这个研究领域所做的工作。本书章概要介绍碳基纳电子学和光电子学；第2章简单回顾原子轨道知识；第3章介绍这些轨道的相互作用，化学键基础内容，轨道杂化，特别是s轨道和p轨道的杂化；第4章介绍s和p轨道杂化所导致的碳纳米结构，特别是石墨烯和碳纳米管的原子结构和相应电子态结构。本书的第5章、第6章重点介绍化学法制备面向电子学应用的纳米碳结构的方法和相关表征技术，特别是基于光学方法的无损伤拉曼技术。本书的重点是基于碳纳米结构的纳电子器件。第7章、第8章分别介绍碳纳米材料在数字电路和模拟电路中的应用。第7章重点介绍碳纳米管场效应晶体管的制备、工作原理，以及在传统数字电路中的可能应用。第8章论述碳纳米管在模拟和高频电路的应用前景。第9章集中介绍碳基纳米光电子学领域的现状和发展。本书可供纳米科技、电子学、光电子学、材料科学、物理学等学科的科研人员以及大专院校相关专业的师生参考阅读。

《纳米科学与技术》丛书序
前言
章碳基纳电子学和光电子学基本介绍1
参考文献6
第2章量子力学基础及原子轨道、能级8
2.1量子力学基础8
2.2原子能级和轨道10
2.3狄拉克符号16
参考文献17
第3章分子的结合、轨道相互作用与杂化18
3.1最简单的双原子分子一氢分子18
3.2基于s态的双原子分子22
3.3基于s和p态的双原子分子27
3.4s-p轨道相互作用35
3.5s-p轨道杂化37
3.5.1sp"杂化的一般描述37
3.5.2sp杂化38
3.5.3sp2杂化39
3.5.4sp3杂化40
3.5.5—般讨论41
参考文献42
第4章石墨烯和碳纳米管的原子和电子态结构43
4.1石墨烯的晶格结构与描述44
4.2碳纳米管的晶格结构与描述46
4.3晶体随束缚方法和能带结构50
4.4石墨烯白的子能带结构56
4.5碳纳米管的电子能带结构61
4.5.1扶手椅型碳纳米管的能带结构61
4.5.2锯齿型碳纳米管的能带结构63
4.5.3碳纳米管能带结构的一般讨论64
参考文献66
第,章单壁碳纳米管和石墨烯的可控制备68
5.1基底上单麵纳米管的可控生长68
5.1.1单壁碳纳米管生长的催化剂69
5.1.2基底上水平单壁碳纳米管阵列的生长及方向控制71
5.1.3单壁碳纳米管的导电性和结构可控制备75
5.2石墨烯的制备78
5.2.1机械剥离法78
5.2.2外延生长法79
5.2.3化学气相沉积法79
5.2.4溶液化学剥离石墨法83
参考文献86
第6章藤纳米结构的表征90
6.1石墨烯的拉曼光谱90
6.1.1石墨烯的拉曼振动模式和拉曼光谱91
6.1.2石墨烯层数的确定94
6.1.3判断石墨烯的边缘结构94
6.2碳纳米管的拉曼光谱95
6.2.1碳纳米管的拉曼振动模式95
6.2.2径向呼吸模式98
6.2.3G峰99
6.2.4D峰102
6.2.5张力和温度等对碳纳米管拉曼光谱的影响102
6.2.6表面增强拉曼光谱103
6.3碳纳米管的荧光光谱103
6.4扫描探针显微术在碳纳米管酿领域中的应用108
6.4.1扫；扫隧道显I微镜109
6.4.2原子力显臟110
6.4.3静电力显臟111
6.4.4开尔文力显微镜115
参考文献117
第7章基于碳纳米管的电子器件和集成电路122
7.1碳纳米管和石麵材料的结构和电学特点122
7.2碳纳米管场效应晶体管125
7.2.1碳纳米管器件的工作原理125
7.2.2碳纳米管的'型欧姆接触和'型弹道器件129
7.2.3碳纳米管的n型欧姆接触和n型弹道器件132
7.3碳纳米管场效应晶体管器件结构及性能优化135
7.3.1碳纳米管场效应晶体管器件的特征曲线135
7.3.2碳纳米管场效应晶体管的性能参数137
7.3.3碳纳米管场效应晶体管模型139
7.3.4碳纳米管顶栅器件和高/c栅介质1(1
7.3.5碳纳米管场效应晶体管的自准栅结构145
7.3.6碳纳米管场效应晶体管器件的性能优势152
7.4碳纳米管数字集成电路155
7.4.1P型集成电路155
7.4.2碳纳米管CMOS集成电路158
7.4.3无掺杂的碳纳米管CMOS集成电路160
7.4.4碳纳米管PTL集成电路165
7.4.5碳纳米管薄膜器件和集成电路170
7.4.6碳纳米管场效应晶体管的性能极限和潜力173
参考文献176
第8章藤纳电子学——模拟电路180
8.1碳纳米管射频晶体管180
8.1.1射频晶体管小信号模型和频轉数181
8.1.2场效应晶体管的二端口网络模型与散射参数183
8.1.3单根碳纳米管的频率特性185
8.1.4基于碳纳米管薄膜的高频晶体管187
8.2石墨烯晶体管191
8.2.1石墨烯电学性质191
8.2.2石墨烯场效应晶体管的工作原理和器件模型194
8.2.3石墨烯顶栅FET及其制备198
8.2.4石墨烯能带工程202
8.2.5石墨烯射频晶体管205
8.2.6石墨烯晶体管存在的问题和解决方法207
8.3碳基双极电子学211
8.3.1基于石墨烯的双极电子学211
8.3.2基于碳纳米管的藤电子学218
8.4展望220
参考文献221
第9章藤光电器件:发光、探测、光电耦合227
9.1碳纳米管中的激发态(激子)特性227
9.2碳纳米管发光器件228
9.2.1基于单根碳纳米管的发光器件228
9.2.2基于碳纳米管薄膜的发光器件238
9.3碳纳米管光探测器241
9.4碳纳米管献阳能电池249
9.5碳纳米管电光调制器件及光电集成252
9.6石墨烯触器件256
参考文献261
索引267
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