碳纳米管与石墨烯器件物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] H.S.菲利普·黄，[美] 德基·阿金旺德 著，郭雪峰，张洪涛 译

图书标签:

• 碳纳米管
• 石墨烯
• 器件物理
• 纳米材料
• 电子器件
• 半导体物理
• 材料科学
• 纳米技术
• 物理学
• 凝聚态物理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030390554

版次：1

商品编码：11652146

包装：精装

丛书名： 纳米科学与技术

开本：32开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：232

正文语种：中文

内容简介

　　《碳纳米管与石墨烯器件物理》是一部讲解实用纳米管器件性能和应用的入门级教科书。《碳纳米管与石墨烯器件物理》从基础概念讲起，使读者不需要高等背景知识便可以充分了解书中的主要观点和结论。此外，《碳纳米管与石墨烯器件物理》还讨论了纳米晶体管和互连技术，以及石墨烯的基本物理特性。书中每章末尾的习题有助于读者检验对所阅读内容的理解程度，并帮助读者深入领悟书中所发展的分析技能。这是一部半导体器件物理和纳电子学领域的理想教科书，适合于高年级本科生和研究生课程教学。对于专业器件工程师及相关研究者，《碳纳米管与石墨烯器件物理》也是一部完美的自学教材。

前言/序言

《先进半导体材料的制备与性能调控》 本书深入探讨了当前半导体材料科学领域最前沿的议题，聚焦于新型半导体材料的创制方法、结构演变规律以及其在电子器件中的性能调控。全书以理论分析与实验研究相结合的模式，旨在为从事半导体材料研究、器件开发以及相关领域的科研人员、工程师和高等院校学生提供一本权威且实用的参考指南。 第一部分：新型半导体材料的合成策略 本部分详细介绍了近年来涌现出的多种新型半导体材料的合成技术。从二维过渡金属硫化物（如MoS2, WS2）的可控制备，到钙钛矿半导体材料的溶液法与气相沉积法相结合的工艺优化，再到有机半导体材料的分子设计与自组装策略，本书都进行了系统梳理。 二维材料的精准合成： 详细阐述了化学气相沉积（CVD）法在生长高质量、大尺寸二维材料薄膜中的关键参数控制，如前驱体浓度、反应温度、载气流量和衬底选择。此外，也介绍了溶液插层剥离法和机械剥离法在制备高质量散层二维材料方面的优缺点及适用范围。重点分析了不同合成方法对材料的晶体结构、层数、缺陷密度以及表面形貌的影响。 钙钛矿半导体的高效制备： 深入探讨了影响钙钛矿薄膜结晶度、均匀性和稳定性的因素，包括溶剂体系的选择、添加剂的应用、退火工艺的优化以及二维/三维异质结构的构建。针对铅基和无铅钙钛矿体系，分别介绍了其制备过程中的挑战与解决方案，以及如何通过成分工程调控其光电性能。 有机半导体的分子工程： 关注有机半导体的分子结构设计对电荷传输性质的决定性影响。介绍了共轭聚合物、小分子半导体的设计原则，以及如何通过引入特定的官能团、调节分子堆积方式来提升载流子迁移率、改善器件开关比和稳定性。 第二部分：材料结构与性能的关联性分析 本部分着重于揭示材料微观结构（原子排列、晶界、缺陷、表面化学态）如何深刻影响宏观电学、光学和磁学性能。通过第一性原理计算、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱以及X射线光电子能谱（XPS）等先进表征手段，对材料的内在特性进行剖析。 缺陷工程与性能优化： 深入研究了不同类型的点缺陷（空位、填隙原子、杂质）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、畴界）在半导体材料中的形成机制及其对载流子俘获、复合以及输运的影响。介绍了如何通过退火、掺杂或表面钝化等手段主动调控缺陷，实现性能的提升，例如提高发光效率或降低漏电流。 界面工程与器件性能： 重点分析了半导体材料与其他材料（金属电极、绝缘层、栅介质）之间的界面特性。详细阐述了肖特基势垒、费米能级钉扎、界面态密度等对电荷注入、传输以及器件击穿电压的影响。介绍了通过界面修饰、缓冲层引入等方法来优化界面能带结构，降低界面电阻，提高器件的效率和可靠性。 应力/应变调控： 探讨了外加应力或材料生长过程中产生的内应力对半导体材料能带结构和载流子散射机制的影响。分析了如何通过引入异质衬底、晶格失配或机械应力工程来调控材料的电子性质，例如改变带隙、提升载流子迁移率。 第三部分：先进电子器件中的应用探索 本部分将前两部分介绍的材料制备与性能调控技术，与具体的电子器件应用紧密结合。重点关注这些新型半导体材料在下一代晶体管、传感器、光电器件、存储器件和柔性电子设备中的应用潜力。 高迁移率场效应晶体管（FETs）： 详细讨论了二维材料（如MoS2）和有机半导体在制造高性能FETs方面的优势，如优异的开关特性、低功耗以及在柔性衬底上的应用前景。分析了如何通过优化栅介质、电极接触以及沟道材料来进一步提升器件的迁移率和稳定性。 高效光电器件： 探讨了钙钛矿半导体和有机半导体在太阳能电池、光电探测器和发光二极管（LEDs）中的应用。重点分析了材料的吸收光谱、光生载流子分离与传输效率，以及如何通过器件结构设计和界面工程来最大化光电转换效率和发光性能。 高性能传感器： 介绍了基于新型半导体材料的化学传感器、生物传感器和气体传感器。分析了材料对特定吸附物的灵敏度、选择性以及响应时间，以及如何通过表面功能化和结构设计来提升传感器的性能。 柔性与可穿戴电子设备： 聚焦于有机半导体和某些二维材料在制造柔性显示器、可穿戴传感器和电子皮肤等领域的应用。讨论了材料的机械柔韧性、可加工性以及在弯曲状态下的电学稳定性。 本书的写作风格严谨，逻辑清晰，语言精确。每一章节都配有大量的实验数据、器件性能图表和相关的理论模型，力求做到理论与实践的高度统一。本书适合于对半导体材料科学和电子器件领域有深入研究兴趣的读者，是理解和掌握该领域最新进展的重要参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我真的是花了相当长的时间才真正消化完毕，它就像一座巍峨的山峰，初看之时，只觉得山峦叠嶂，不知从何处下手，但随着深入的探索，我才逐渐领略到其内部蕴含的精妙结构和深邃的思想。一开始，我被书名所吸引，毕竟“碳纳米管”和“石墨烯”这两个词汇本身就带着一种未来科技的神秘感和巨大的潜力，仿佛预示着一个全新的电子器件时代即将到来。然而，当我真正翻开这本书，面对那些密密麻麻的公式、图表和理论推导时，我不得不承认，它并非一本轻松易读的科普读物。它更像是为那些志在深入研究这一领域的学子和研究人员量身打造的“内功心法”，要求读者具备扎实的物理学基础，尤其是量子力学、固体物理以及电磁学等方面的知识。 我记得有那么一个章节，讲的是碳纳米管的电子结构和输运特性。作者并没有简单地罗列一些结论，而是从最基本的原子轨道理论出发，详细地阐述了碳纳米管是如何通过卷曲形成其独特的狄拉克锥电子能带结构。我花了很长时间去理解书中的数学推导，例如紧束缚模型是如何被用来近似描述碳纳米管的电子行为的，以及如何通过布里渊区和晶格矢量来分析不同手性碳纳米管（ armchair, zigzag, chiral）的电子谱差异。书中的图示也非常关键，那些描绘碳纳米管电子态密度的图，以及不同偏振光照射下其吸收谱的预测，都帮助我构建起一个更直观的理解。最让我印象深刻的是，作者并没有回避一些复杂的问题，比如碳纳米管中的电导率、电子-声子耦合效应以及非弹性散射等。他通过引入各种模型，比如朗道尔-普尔公式的推广，以及玻尔兹曼方程的求解，来解释这些复杂的物理现象。每一次推导的完成，都仿佛是在脑海中搭建起一座新的知识桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读过程，对我来说是一次艰苦但极其有益的旅程。我曾以为自己对半导体物理已经有了相当的了解，但这本书让我意识到，碳纳米管和石墨烯的出现，给传统的半导体物理学带来了颠覆性的挑战和机遇。我记得书中关于如何通过改变碳纳米管和石墨烯的晶格结构，例如引入空位、取代原子等，来调控其电子和光学性质。 我尤其对书中关于碳纳米管和石墨烯在量子计算领域的应用进行了深入的学习。例如，如何利用碳纳米管作为量子比特的载体，或者利用石墨烯的拓扑性质来实现容错量子计算。书中对于量子纠缠、量子叠加等概念在这些材料中的实现方式的探讨，让我对量子计算的未来充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的难度超出了我最初的预期，但正是这种挑战性，让我对碳纳米管和石墨烯的理解更加深刻。作者在书中并没有选择回避一些复杂和前沿的物理概念，而是迎难而上，用严谨的数学推导和清晰的逻辑阐述，将这些概念展现在读者面前。我尤其记得关于量子隧穿效应在碳纳米管和石墨烯器件中的应用讨论。书中详细讲解了隧穿势垒的形状如何影响隧穿电流的密度，以及如何利用栅极电压来精确调控这个隧穿势垒。 此外，书中关于器件的可靠性和稳定性问题也进行了深入的探讨。我了解到，在实际器件应用中，材料的缺陷、界面的稳定性以及环境因素（如湿度和温度）都可能对器件的性能产生显著影响。书中对这些潜在问题的分析，以及作者提出的各种解决方案，例如表面钝化、封装技术等，都让我对未来大规模生产和应用这些器件充满了信心。作者的这种务实精神，让这本书不仅仅是一本理论性的学术著作，更是一本指导实际应用的宝典。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一座知识的宝库，每一次阅读都能挖掘出新的内容和深刻的见解。我之前对碳纳米管和石墨烯的很多理解都是碎片化的，这本书则将这些碎片有效地串联了起来，构建了一个完整的知识体系。我记得书中关于碳纳米管在高频电子器件中的应用。作者详细地分析了碳纳米管的独特结构如何能够实现极高的电子迁移速度，以及这在设计下一代高速通信器件中的重要意义。 书中对于碳纳米管在 thermoelectric 能量收集方面的潜力也进行了深入的探讨。我了解到，通过优化碳纳米管的结构和掺杂，可以有效地提高其塞贝克系数和电导率，从而实现高效的热电转换。这种将材料的微观物理特性与宏观能量转换效率相结合的分析方法，让我对碳纳米管的多元化应用有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，让我在看待电子器件时，不再仅仅关注其表面的功能，而是开始思考其背后更深层次的物理原理。我尤其记得书中关于碳纳米管和石墨烯中的非线性光学效应。作者详细地分析了这些材料在强光照射下表现出的非线性响应，以及这在光通信、光计算等领域中的潜在应用。 我还对书中关于碳纳米管和石墨烯在柔性电子器件中的应用进行了深入的学习。例如，如何利用这些材料的优异机械性能和导电性，来构建可弯曲、可拉伸的显示器、传感器和可穿戴设备。书中对于如何解决材料与基底之间的界面问题，以及如何保证器件在形变过程中的稳定性和可靠性，都提供了非常有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，真的给我打开了全新的视野。我一直对材料科学和物理学交叉的领域充满好奇，而“碳纳米管与石墨烯器件物理”恰好是一个集大成者。让我印象深刻的是，作者在讲解过程中，并没有仅仅停留在理论层面，而是尽可能地将理论与实验结果相结合。比如，在讨论碳纳米管的电子输运时，作者会引用一些经典的实验数据，展示理论模型如何准确地预测了实验结果，例如不同直径和手性的碳纳米管的电导率差异。这种理论与实验的紧密结合，让书中的内容显得更加真实可信，也更容易被读者理解和接受。 我还记得书中关于如何利用碳纳米管构建逻辑电路的部分。作者不仅仅是提出了概念，而是详细地分析了实现这些逻辑门（如NOT门、AND门、OR门）的物理机制。他解释了如何通过控制栅极电压来打开或关闭碳纳米管的导电通道，从而实现二进制的0和1信号的传递。书中对于动态随机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM）的碳纳米管实现方案的探讨，也让我看到了这些新材料在未来信息存储领域的巨大潜力。尤其是在考虑器件的功耗和速度时，碳纳米管凭借其独特的优势，显得尤为突出。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，让我对“器件物理”这个概念有了全新的认识。我过去理解的器件物理，更多地集中在硅基半导体器件的原理和设计上。然而，这本书将我的视野扩展到了全新的材料体系。我尤其记得关于石墨烯在传感器领域的应用。书中详细地分析了石墨烯表面电子态的敏感性，以及如何利用这种敏感性来设计高灵敏度的化学传感器和生物传感器。 我还对书中关于碳纳米管在光电子领域的应用进行了深入的学习。例如，如何利用碳纳米管的光吸收和光发射特性来构建高效的光电探测器和发光器件。书中对于激子在碳纳米管中的形成和衰减过程的分析，以及如何通过调控器件结构来优化其光电转换效率，都让我受益匪浅。这种将材料的微观物理特性与宏观器件性能紧密联系起来的分析方法，是我在这本书中最宝贵的收获之一。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，让我对“器件物理”这个概念有了全新的理解。我过去对器件物理的认知，更多地局限于传统的硅基半导体器件，而这本书则将我的视野拓展到了全新的材料体系。我记得书中关于碳纳米管在场效应晶体管（FET）中的应用。作者详细地阐述了碳纳米管FET的工作原理，以及如何通过优化栅极结构、接触电极等来提升器件的性能。 我还对书中关于碳纳米管和石墨烯在热电子学领域的应用进行了深入的学习。例如，如何利用这些材料的高电子迁移率和低热导率，来设计高效的热电子发射器和热电子器件。书中对于如何实现热电子注入和收集，以及如何优化器件结构来提高热电子的利用效率，都提供了非常有价值的参考。这种将材料的微观物理特性与宏观能量转换效率相结合的分析方法，让我对碳纳米管和石墨烯的多元化应用有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己对半导体物理学的理解提升了一个全新的维度。以往我对金属和绝缘体之间的区别，以及半导体中载流子输运的基本原理，都停留在宏观层面或者简化的模型上。然而，这本书将我带入了微观世界，让我得以窥见那些决定材料宏观电学性质的量子力学根基。例如，关于石墨烯的狄拉克点，我之前只知道它是一个特殊的能带结构，但书中详细地解释了为什么在狄拉克点附近，电子表现出类相对论性的行为，以及这如何导致了其奇特的电学特性，比如反常霍尔效应和高迁移率。书中关于费米速度、朗道能级以及石墨烯中电子-空穴对称性的推导，都让我受益匪浅。 我尤其对书中关于如何利用这些材料构建高性能电子器件的部分感到兴奋。书中并没有止步于理论分析，而是深入探讨了如何通过各种技术手段，例如化学掺杂、栅极电压调控以及应力工程等，来改变碳纳米管和石墨烯的电学特性，从而设计出具有特定功能的器件。例如，关于如何实现高性能场效应晶体管（FET），书中详细阐述了栅极电场如何影响材料的载流子浓度和能带弯曲，以及如何通过优化栅介质层和接触电极来降低器件的开态电阻和提高开关比。书中对于肖特基势垒效应在金属-半导体接触中的作用的分析，以及如何通过功函数匹配来减小接触电阻，都为实际器件的设计提供了宝贵的指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度让我感到震撼。我之前对碳纳米管和石墨烯的认识，更多地停留在它们作为纳米材料的奇特性质上，例如高强度、高导电性等。然而，这本书将我带入了更深层次的物理学世界，让我理解了这些宏观性质背后的微观机制。我记得书中关于碳纳米管的自旋电子学特性探讨。作者详细地分析了如何在碳纳米管中实现和调控电子自旋，以及这在未来自旋电子器件中的应用前景。 更让我印象深刻的是，书中关于新型量子器件的设想。作者不仅仅局限于现有的器件类型，而是展望了未来可能出现的更具革命性的器件，例如量子比特、量子通信器件等。他通过引入量子信息论的基本概念，以及碳纳米管和石墨烯在其中扮演的角色，让我看到了这些材料在未来计算和通信技术发展中的核心地位。这种前瞻性的思考，让这本书不仅具有学术价值，更具有极强的启迪作用。

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好好学习天天向上啊啊啊

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书籍质量不错！

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好好学习天天向上啊啊啊

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很实用

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好好学习天天向上啊啊啊

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很好的一本书～很专业～值得买喔～～～

评分☆☆☆☆☆

送得很快，书也不错，必须赞。