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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。本书第1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。

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• 《纳米科学与技术》丛书序
  第1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
  3.4 s-p轨道相互作用 35
  3.5 s-p轨道杂化 37
  3. 5. 1 sp"杂化的一般描述 37
  3. 5. 2 sp 杂化 38
  3. 5. 3 sp2 杂化 39
  3.5.4 sp3 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
  6.2.3 G 峰 99
  6.2.4 D 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
  7.4.1 P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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