石墨烯的結(jié)構(gòu)與基本性質(zhì)

第 1 章 石墨烯的結(jié)構(gòu)及其發(fā)現(xiàn)歷史 001
1.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)歷史 003
1.1.1 二維材料的熱力學不穩(wěn)定性 004
1.1.2 從薄層石墨到石墨烯的發(fā)現(xiàn) 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(jié)構(gòu) 011
1.2.1 石墨烯的基本結(jié)構(gòu) 011
1.2.2 石墨烯的 TEM 表征結(jié)果 012
1.2.3 石墨烯的 STM 表征結(jié)果 013
1.3 石墨烯的電子能帶結(jié)構(gòu) 014
1.3.1 石墨烯的緊束縛近似理論 014
1.3.2 石墨烯的 ARPES表征結(jié)果 016
1.3.3 石墨烯的 STS表征結(jié)果 016
1.4 本章小結(jié) 017
第 2 章 石墨烯的電學性質(zhì) 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(yīng) 031
2.2.1 霍爾效應(yīng)和傳統(tǒng)量子霍爾效應(yīng) 031
2.2.2 單層石墨烯中的半整數(shù)量子霍爾效應(yīng) 034
2.2.3 雙層石墨烯中的反常量子霍爾效應(yīng) 037
2.2.4 石墨烯中的分數(shù)量子霍爾效應(yīng) 038
2.3 Klein隧穿 041
2.4 本章小結(jié) 043
第 3 章 石墨烯的光學性質(zhì) 045
3.1 石墨烯的光吸收 047
3.2 石墨烯的非線性光學性質(zhì) 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(zhì) 056
3.3.2 石墨烯表面等離激元的觀測 059
3.3.3 石墨烯表面等離激元的應(yīng)用 062
3.4 本章小結(jié) 064
第 4 章 石墨烯的熱學性質(zhì) 067
4.1 石墨烯的聲子色散關(guān)系 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(jié) 094
第 5 章 石墨烯的力學性質(zhì) 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(wěn)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(yīng)變 103
5.2.1 應(yīng)變對石墨烯帶隙的影響 103
5.2.2 應(yīng)變增強石墨烯中電子 聲子耦合 105
5.2.3 應(yīng)力調(diào)控石墨烯表面雜質(zhì)原子的自組裝 106
5.3 石墨烯的摩擦 108
5.4 本章小結(jié) 111
第 6 章 石墨烯的化學性質(zhì) 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(lǐng)域的應(yīng)用 115
6.1.2 石墨烯在處理原油泄漏領(lǐng)域的應(yīng)用 117
6.1.3 石墨烯在 DNA 領(lǐng)域的應(yīng)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(fā)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 通過分子復合提高催化活性 128
6.3.4 通過控制三維架構(gòu)提高催化活性 129
6.4 本章小結(jié) 130
第 7 章 石墨烯的磁學（自旋） 性質(zhì) 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(yīng)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(jié) 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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)打開帶隙 160
8.2.5 通過外加應(yīng)力打開帶隙 161
8.2.6 通過電子多體相互作用效應(yīng)打開帶隙 162
8.3 本章小結(jié) 162
第 9 章 石墨烯電學可調(diào)性質(zhì) 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(diào)節(jié) 168
9.2.1 石墨烯費米能級的調(diào)節(jié) 169
9.2.2 石墨烯帶隙的調(diào)節(jié) 172
9.3 石墨烯 pn結(jié)和石墨烯晶體管 174
9.3.1 石墨烯 pn結(jié) 174
9.3.2 石墨烯晶體管 183
9.4 石墨烯的電光調(diào)制 187
9.5 石墨烯的光電探測 196
9.6 石墨烯的光發(fā)射 203
9.7 本章小結(jié) 204
第 10 章 石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu) 207
10.1 石墨烯垂直異質(zhì)結(jié) 210
10.1.1 石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié) 210
10.1.2 石墨烯/過渡金屬硫族化合物異質(zhì)結(jié) 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(zhì)結(jié) 219
10.2 石墨烯面內(nèi)異質(zhì)結(jié) 220
10.2.1 石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié) 220
10.2.2 石墨烯/過渡金屬硫族化合物異質(zhì)結(jié) 221
10.3 本章小結(jié) 222
第 11 章 石墨烯復合結(jié)構(gòu) 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(jié) 252
參考文獻 253
索引 265