碳纳米管与石墨烯器件物理

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[美] H.-S.·黄(H.-S.PhilipWon 著
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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030390554
商品编码:1568532407
出版时间:2014-01-01

具体描述

作  者:(美)H.-S.·黄(H.-S.Philip Wong) 等 著;郭雪峰,张洪涛 译 定  价:118 出 版 社:科学出版社 出版日期:2014年01月01日 页  数:213 装  帧:平装 ISBN:9787030390554 《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章碳纳米管概论
1.1简介
1.2碳管的曲折发展简史
1.3碳纳米管的合成
1.3.1化学气相沉积法
1.3.2电弧法
1.3.3激光烧蚀法
1.4表征技术
1.5非碳纳米管
第2章固体中的电子:基本介绍
2.1简介
2.2固体中电子的量子力学
2.3真空中的电子
2.4有限空间固体中的电子
2.5具有周期性结构的固体中的电子:Kronig—Penney模型
2.6从Kronig—Penney模型中获得的重要观点
2.7固体中的基本晶体结构
2.8布拉维品格
部分目录

内容简介

《碳纳米管与石墨烯器件物理》是靠前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。 (美)H.-S.·黄(H.-S.Philip Wong) 等 著;郭雪峰,张洪涛 译 H.-S·黄,自2004年起在斯坦福大学电子工程系担任教授。此前,在位于纽约州的IBM沃森研究中心工作了十六年,担任过从固定研究人员到高层管理人员的多种职位。研究领域包括碳纳米管、半导体纳米线、自组装、探索性的逻辑器件、纳米电子机械器件以及新型存储器件等。

德基·阿金旺德,2009年于斯坦福大学获得博士学位,之后加入得萨斯大学奥斯汀分校做助理教授。在攻读博士学位之前。曾在安捷伦、Xtremespectrum/Freescale及摩托罗拉公司担任电路设计工程师。发表了大量有关碳纳米材料的文章。

《碳纳米管与石墨烯器件物理》并非一本涵盖所有碳基材料器件物理的书籍,而是一本专注于碳纳米管(CNT)和石墨烯(Graphene)这两种特定二维及一维碳纳米材料在器件构建和物理学原理探索方面的专著。本书并非旨在包罗万象,而是聚焦于这两种材料在构建高性能电子、光电器件等领域的独特物理性质及其应用。 核心聚焦: 本书的核心内容集中于碳纳米管和石墨烯各自的晶体结构、电子带隙特性、载流子输运机制、以及如何利用这些基础物理原理来设计和制备各类功能性器件。它深入剖析了这两种材料在微观尺度下的电学、光学、热学等关键物理参数,以及这些参数如何受到材料的尺寸、形貌、掺杂、缺陷等因素的影响。 碳纳米管器件物理: 在碳纳米管部分,本书会详细阐述单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNT)在结构上的差异及其对电学性质的影响。重点会放在金属型和半导体型碳纳米管的区分,以及如何通过精确控制直径、手性等参数来调控其带隙。书中会深入探讨碳纳米管中的弹道输运、能量损失机制、库仑阻塞效应等量子输运现象。 在器件应用方面,本书会深入分析碳纳米管在场效应晶体管(CNTFET)、碳纳米管内存器件、以及作为导电填料在复合材料中的应用。例如,在CNTFET部分,会详细讲解栅极控制机制、阈值电压的调控、以及如何提高器件的开关比和电流驱动能力。同时,也会探讨碳纳米管在高频电子器件、传感器等前沿领域的应用潜力,并分析其中的物理挑战和解决方案。 石墨烯器件物理: 石墨烯部分,本书将聚焦于其独特的狄拉克锥电子结构,零带隙特性,以及由此带来的极高的载流子迁移率。书中会详细讲解石墨烯的层数、堆叠方式(如单层、双层、多层石墨烯)对其电子能带结构的影响,以及这些变化如何影响器件性能。 本书会深入探讨石墨烯在构建无带隙金属器件(如高导电互连线)、以及通过外场诱导或化学修饰来打开或调节其带隙的策略。特别地,对于利用电场效应调控石墨烯导电性的物理机制,以及如何在石墨烯场效应晶体管(Graphene FET)中实现高效的载流子调制,本书会有详尽的阐述。 在器件应用方面,本书会详细介绍石墨烯在透明导电薄膜、高频射频器件、光电探测器、甚至热电转换器件中的应用。例如,在光电器件方面,会分析石墨烯的宽带吸收特性,以及如何构建高效的石墨烯基光电探测器和太阳能电池。同时,也会探讨石墨烯在柔性电子、可穿戴设备等领域的应用前景,并分析其中的物理限制和技术瓶颈。 跨材料的共性与差异: 本书并非孤立地介绍碳纳米管和石墨烯,而是在探讨两者的物理性质时,会适时进行比较和对比,指出它们在电子结构、输运机制、器件特性上的异同。例如,尽管都属于碳基纳米材料,但碳纳米管的半导体特性(对于特定手性)和石墨烯的零带隙金属特性,导致了他们在器件设计和应用方向上的显著差异。本书会帮助读者理解这种差异背后的物理根源。 研究前沿与挑战: 除了基础的物理原理和经典器件,本书也会触及碳纳米管和石墨烯器件研究的前沿进展,例如三维碳纳米材料、异质结器件、量子点器件等。同时,也会重点讨论在实际器件制造和应用过程中面临的挑战,如缺陷控制、接触电阻、稳定性、以及规模化生产等,并从物理学的角度分析解决这些问题的可能途径。 目标读者: 本书适合对碳纳米材料、半导体物理、纳米电子学、光电子学等领域感兴趣的本科生、研究生、科研人员和工程师。它将为读者提供一个深入理解碳纳米管和石墨烯器件物理世界的理论框架和技术基础。

用户评价

评分

从这本书的标题,我能感受到一种严谨的科学态度和对未来科技的深切洞察。我一直对材料科学的进展保持着高度的关注,特别是那些能够彻底改变我们生活方式的新材料。碳纳米管和石墨烯,它们所代表的纳米技术,无疑是当前科技领域最激动人心的发展方向之一。我购买这本书,是希望能够从物理学的角度,系统地学习和理解这些材料的内在属性,以及它们在电子器件中的应用原理。我期待书中能够详细介绍碳纳米管的电子结构、缺陷对其电学性质的影响,以及在柔性电子、生物传感器等领域的应用。对于石墨烯,我希望能够深入了解其独特的电子特性,如零带隙、高导热性,以及如何利用这些特性设计高效率的太阳能电池、热电器件等。而“器件物理”这个关键词,更是让我看到了这本书的价值所在,我希望它能够提供清晰的物理模型,解释碳纳米管和石墨烯在不同器件结构下的工作机理,以及如何通过材料设计和器件工程来优化性能。

评分

我购买这本书的主要动机,源于我对未来电子技术发展趋势的好奇。在我的认知中,硅基半导体的摩尔定律似乎正在逼近极限,而碳纳米管和石墨烯的出现,为电子学领域带来了新的希望。我希望通过阅读这本书,能够深入理解这些新材料在器件层面所展现出的物理规律,从而为我未来的科研工作或个人学习提供理论基础。我特别期待书中能够详尽地阐述碳纳米管作为一维材料,其电子传输的量子效应,例如巴利尔散射、朗道能级等,以及如何利用这些效应设计高性能的晶体管和传感器。同时,对于石墨烯,我希望能够了解其零带隙特性如何影响其在逻辑器件中的应用,以及通过掺杂、栅控等手段如何调控其电学性质。书中关于“器件物理”的章节,更是我重点关注的部分,我希望它能够提供详细的数学模型和仿真分析,帮助我理解不同器件结构的优化设计,以及材料性能与器件性能之间的内在联系。

评分

我对新材料的探索从未停止,而碳纳米管和石墨烯,无疑是我近期关注的焦点。这本书的出现,如同及时雨,为我系统学习和深入理解这些材料在电子器件领域的物理原理提供了绝佳的机会。我期待书中能够详尽地介绍碳纳米管作为一种准一维材料,其电子输运的量子效应,如量子尺寸效应、载流子散射机制等,以及如何利用这些特性设计高性能的纳米晶体管、传感器和互连线。同时,对于石墨烯,我希望能深入了解其独特的二维电子结构,如狄拉克锥、高载流子迁移率,以及如何在太赫兹器件、光电子学和柔性电子领域发挥重要作用。书中关于“器件物理”的深入探讨,更是我尤为看重的内容,我希望它能够清晰地阐述碳纳米管和石墨烯在不同类型的电子器件中,如场效应晶体管、二极管、以及存储器中的工作原理,包括载流子注入、传输、界面效应,以及如何通过器件设计和制造工艺来优化器件的性能和可靠性。

评分

在我看来,一本优秀的科技书籍,应该能够激发读者的求知欲,并引导他们深入探索。这本书的标题,正是我所追求的“深度”与“前沿”的完美结合。我一直对纳米材料在电子器件领域的应用充满热情,而碳纳米管和石墨烯无疑是其中的佼佼者。我希望这本书能够带我进入一个全新的物理世界,让我理解这些材料的原子级别特性如何转化为宏观的电子器件性能。我期待书中能够详细地介绍碳纳米管的电学性质,例如其金属性和半导体性,以及如何通过控制其直径、手性来调控其电子特性。对于石墨烯,我希望能深入了解其表面电子结构、载流子的高迁移率以及在光电探测、高频电子学中的应用潜力。书中关于“器件物理”的深入探讨,更是我期待的部分,我希望它能够清晰地阐述碳纳米管和石墨烯在晶体管、传感器、存储器等器件中的工作机制,包括载流子输运模型、界面效应、以及器件性能的优化策略。

评分

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象,它不仅仅是内容的预告,更像是一扇通往微观世界的大门。深邃的背景色调,如同宇宙的幽暗,而浮现在其上的碳纳米管和石墨烯的抽象图形,则散发出一种科技的冷峻与理性之美。我本身并非材料科学领域的科班出身,但对尖端科技的好奇心一直驱使着我去探索未知的领域。拿到这本书,我首先被它沉甸甸的质感所吸引,纸张的触感细腻而有分量,这似乎预示着里面内容的翔实与严谨。书名“碳纳米管与石墨烯器件物理”本身就带着一种挑战性,预示着它将深入探讨这些新型材料在电子器件中的物理原理。我脑海中浮现出无数关于未来电子产品的想象,它们或许比现在的智能手机更轻薄、更高效,或许能实现一些我们现在还无法想象的功能。我期待这本书能够为我揭示这一切背后的科学奥秘,让我能够站在一个更高的视角去理解科技的演进。翻开第一页,密密麻麻的公式和图表并没有让我望而却步,反而激起了我深入研究的欲望。我深信,每一项伟大的科技突破,都离不开对基础物理原理的深刻理解,而这本书,正是我通往这份理解的桥梁。我迫不及待地想知道,作者是如何将如此复杂的概念,以一种既严谨又不失趣味的方式呈现出来的,我尤其关注那些关于“器件物理”的章节,那是否意味着它将不仅仅是理论的堆砌,而是会涉及具体的应用和设计理念?

评分

作为一名对电子学领域充满热情的爱好者,我一直密切关注着新材料在电子器件中的应用前景。碳纳米管和石墨烯,这两个名字在我耳边已经响亮了很久,它们所代表的超凡性能,如高导电性、高强度和独特的量子效应,无不让我着迷。当我得知有这样一本专注于“碳纳米管与石墨烯器件物理”的书籍时,我的第一反应就是想要立刻拥有它。这本书的出版,对我来说,不仅仅是一次知识的获取,更是一次理论与实践相结合的探索之旅。我期待它能带我深入了解这些材料的微观结构如何影响宏观的电子特性,以及如何通过巧妙的设计将这些材料转化为高性能的电子元件。在我的想象中,这本书应该会详尽地阐述碳纳米管在晶体管、传感器、甚至柔性显示器中的应用原理,以及石墨烯如何革新半导体器件、集成电路的制造工艺。我尤其对书中关于“器件物理”的描述抱有极大的期待,这是否意味着作者会深入剖析载流子的输运机制、界面效应、以及在不同器件结构下的物理行为?我希望它能够提供足够的技术细节,让我能够理解这些前沿技术的实现难点和突破方向。

评分

这本书的标题,如同一把钥匙,为我打开了通往纳米电子学奇妙世界的大门。我一直坚信,基础物理原理是理解一切科技进步的基石,而碳纳米管和石墨烯,正是在物理学最新发展背景下诞生的明星材料。我购买这本书,是希望能够深入理解这些材料在量子尺度下的独特物理行为,并进一步探索它们在电子器件设计中所蕴含的无限可能。我期待书中能够详细阐述碳纳米管的电子结构、能带理论,以及其在纳米开关、量子点等器件中的应用。对于石墨烯,我希望能够深入理解其狄拉克费米子模型、自旋轨道耦合效应,以及如何在射频电子、生物传感等领域实现突破。而“器件物理”的章节,更是我关注的焦点,我希望它能提供清晰的物理图像,解释碳纳米管和石墨烯在不同类型的电子器件中是如何工作的,包括电荷的注入、输运、以及器件的开关特性,并探讨如何通过材料改性和器件结构优化来提升性能。

评分

这本书的标题就足以点燃我对纳米科技的浓厚兴趣。我一直对那些能够颠覆传统技术的材料感到着迷,而碳纳米管和石墨烯无疑是其中最耀眼的明星。我从事的领域虽然与材料科学直接相关,但我始终坚信,跨学科的知识融合是推动创新的关键。因此,我购买这本书,是希望能够从物理学的角度,深入理解这些材料的独特性质,并探索它们在电子器件设计中的巨大潜力。我设想书中会详细介绍碳纳米管的制备方法、结构分类、以及它们在场效应晶体管、导电通路等方面的物理行为。对于石墨烯,我同样充满了期待,我希望书中能够阐述其单层结构带来的狄拉克锥、高载流子迁移率等特性,以及这些特性如何在传感器、高频器件、以及能量存储器件中得到应用。我对“器件物理”这个词汇尤为关注,因为它暗示着这本书不仅仅是停留在材料本身的介绍,而是会深入探讨这些材料如何在具体的电子器件中发挥作用,包括载流子注入、传输、以及器件的开关特性等。我希望这本书能够提供丰富的理论模型和实验数据,帮助我建立起对这些新型电子器件的全面认识。

评分

这本书的题目让我眼前一亮,它精准地抓住了当前材料科学和电子工程领域最热门的研究方向。我是一名在该领域进行初步探索的学生,我深知扎实的理论基础对于深入理解这些前沿技术的重要性。因此,我毫不犹豫地选择了这本书,希望它能够为我打开一扇通往碳纳米管与石墨烯器件物理世界的大门。我期待书中能够详细介绍碳纳米管的种类、生长机理、以及其在电子传输方面的独特物理现象,例如量子限制效应、自旋输运等。对于石墨烯,我希望能够了解其二维结构所带来的狄拉克电子、高迁移率等特性,以及如何利用这些特性设计高效的传感器、太赫兹器件等。我尤其对书中关于“器件物理”的章节充满好奇,我希望它能够详细阐述碳纳米管和石墨烯在各种器件结构中的工作原理,包括电极连接、界面效应、载流子注入与输运的动力学过程,以及器件的伏安特性和可靠性问题。

评分

当我看到这本书的封面和书名时,我立刻被它所吸引。它完美地契合了我对前沿科技探索的渴望,特别是那些能够引领未来电子产业发展的新型材料。我一直对碳纳米管和石墨烯的独特物理性质着迷,并渴望了解它们是如何被转化为实际应用的电子器件的。我期待这本书能够为我提供一个全面而深入的视角,去理解碳纳米管作为一种准一维材料,其电子传输的量子力学效应,以及如何在纳米尺度上构建稳定的晶体管和传感器。同时,对于石墨烯,我希望能够了解其二维狄拉克电子体系如何赋予其超凡的电学性能,以及如何在高速通信、柔性显示等领域发挥关键作用。书中关于“器件物理”的深入探讨,是我最期待的部分,我希望它能够详细解释碳纳米管和石墨烯在不同器件结构下的行为,包括载流子的输运模型、界面效应、以及如何通过器件设计来克服材料本身的局限性,实现高性能的电子元件。

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