本書為“低維材料與器件叢書”之一。碳納米管是當(dāng)前材料科學(xué)和信息科學(xué)研究領(lǐng)域最有活力的新材料之一，因其獨特的結(jié)構(gòu)與性能、廣闊的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。本書作者在參閱大量國內(nèi)外科技文獻(xiàn)資料、總結(jié)**科技進(jìn)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身多年科研經(jīng)歷和成果，介紹了碳納米管器件應(yīng)用所涉及的基本概念、基本理論和工作原理，詳細(xì)闡述了碳納米管及其器件的制備方法與工藝，以及碳納米管的電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、場發(fā)射特性及其器件等在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。
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目錄
總序
前言
第1章 碳納米管與器件概述 1
1.1 低維碳材料 1
1.1.1 富勒烯 2
1.1.2 石墨烯 2
1.2 碳納米管概述 3
1.3 碳納米管的幾何結(jié)構(gòu)與電子結(jié)構(gòu) 4
1.3.1 單壁碳納米管的幾何結(jié)構(gòu) 4
1.3.2 碳納米管的電子能帶結(jié)構(gòu) 9
1.4 碳納米管器件應(yīng)用 15
1.4.1 碳基電子器件發(fā)展背景與優(yōu)勢 15
1.4.2 碳納米管器件的發(fā)展歷程 17
1.4.3 新型半導(dǎo)體器件 18
1.4.4 碳納米管電子器件未來發(fā)展的挑戰(zhàn) 21
參考文獻(xiàn) 22
第2章 碳納米管的性質(zhì) 27
2.1 基本物性 27
2.1.1 電學(xué)性質(zhì) 27
2.1.2 光學(xué)性質(zhì) 31
2.1.3 力學(xué)性質(zhì) 33
2.1.4 熱學(xué)性質(zhì) 36
2.2 電學(xué)輸運性質(zhì) 38
2.2.1 彈道輸運 38
2.2.2 電子散射 43
2.2.3 電接觸 49
2.2.4 摻雜技術(shù) 56
參考文獻(xiàn) 60
第3章 碳納米管及器件制備技術(shù) 68
3.1 碳納米管的制備 68
3.1.1 制備方法概述 68
3.1.2 生長機(jī)理 71
3.1.3 可控制備的研究進(jìn)展 73
3.2 碳納米管的結(jié)構(gòu)表征 83
3.2.1 形貌 83
3.2.2 導(dǎo)電屬性 86
3.2.3 手性 87
3.3 碳納米管器件制備 88
3.3.1 光刻工藝 88
3.3.2 印刷制備 93
3.3.3 其他技術(shù) 98
參考文獻(xiàn) 101
第4章 碳納米管電子器件 111
4.1 碳納米管場發(fā)射器件 111
4.1.1 場發(fā)射機(jī)理 111
4.1.2 碳納米管的場發(fā)射性能 115
4.1.3 碳納米管場發(fā)射的應(yīng)用 122
4.2 碳納米管場效應(yīng)晶體管 126
4.2.1 場效應(yīng)晶體管的基本結(jié)構(gòu)及原理 126
4.2.2 碳納米管場效應(yīng)晶體管基本結(jié)構(gòu)及原理 127
4.2.3 碳納米管場效應(yīng)晶體管的性能 130
4.3 碳納米管薄膜晶體管 139
4.3.1 碳納米管薄膜的制備 139
4.3.2 碳納米管薄膜器件 141
參考文獻(xiàn) 146
第5章 碳納米管光電器件 151
5.1 透明導(dǎo)電薄膜 151
5.1.1 制備方法 152
5.1.2 性能及調(diào)控方法 152
5.2 發(fā)光器件 156
5.2.1 碳納米管發(fā)光 157
5.2.2 碳納米管電極 158
5.3 光電探測器 159
5.3.1 光電探測器的基本原理及評價指標(biāo) 159
5.3.2 碳納米管紫外-可見光電探測器 161
5.3.3 碳納米管紅外光電探測器 163
5.3.4 碳納米管太赫茲光電探測器 165
5.4 碳納米管光調(diào)制器 166
5.4.1 光通信與調(diào)制器 166
5.4.2 光調(diào)制器的分類與功能 167
5.4.3 碳納米管光調(diào)制器 168
5.5 碳納米管光存儲器 170
5.5.1 傳統(tǒng)光電存儲器 170
5.5.2 與人工智能結(jié)合的碳納米管光存儲器 172
參考文獻(xiàn) 173
第6章 新型碳納米管電子器件 182
6.1 混合維度電子器件 182
6.1.1 零維和一維組合 182
6.1.2 一維和二維組合 184
6.1.3 二維和三維組合 190
6.2 碳納米管芯片 190
6.2.1 碳納米管計算機(jī) 191
6.2.2 后摩爾時代的碳納米管電子器件 193
6.2.3 碳納米管高速器件 195
6.2.4 碳納米管聲學(xué)器件 196
6.2.5 碳納米管抗輻照器件 198
6.3 多功能三維電子器件 199
6.3.1 單片集成電路 199
6.3.2 疊層式三維集成電路 201
參考文獻(xiàn) 202
第7章 碳納米管柔性電子器件 205
7.1 器件構(gòu)成與設(shè)計 205
7.1.1 器件結(jié)構(gòu)設(shè)計 205
7.1.2 溝道材料選擇 207
7.2 器件構(gòu)建方法 209
7.2.1 固相轉(zhuǎn)印法 209
7.2.2 溶液法 210
7.2.3 氣相轉(zhuǎn)印法 212
7.3 典型柔性碳納米管電子器件 213
7.3.1 碳納米管顯示器件 213
7.3.2 碳納米管壓力傳感器 214
7.3.3 碳納米管存儲器 215
7.3.4 多功能柔性電子系統(tǒng) 218
7.3.5 全碳納米管薄膜電子器件 221
參考文獻(xiàn) 225
第8章 總結(jié)與展望 229
8.1 碳納米管在器件應(yīng)用中的優(yōu)勢 229
8.2 碳納米管產(chǎn)業(yè)化面臨的問題與挑戰(zhàn) 230
8.3 碳納米管應(yīng)用的發(fā)展趨勢與展望 232
關(guān)鍵詞索引 235
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