石墨烯,是由單層碳原子組成、具有蜂窩狀結構的二維材料。石墨烯作為目前最薄的材料,具有優(yōu)異的力學、熱學和電學等性能,擁有高度的柔性、透光性、超高的導電性,是主導未來高科技競爭的重要戰(zhàn)略材料。本書從石墨烯的結構入手,系統(tǒng)的介紹了石墨烯的七大特性,聚焦電子器件、光電探測器件、傳感器件、光學器件及能源器件五個專題,分析凝練了過去十余年石墨烯功能器件開發(fā)與應用的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。書稿不僅具有理論創(chuàng)新價值和研究價值,而且對實踐頁有一定的實操意義。
王慧慧,博士,中國博士后科學基金特別資助獲得者。多年來主要從事高質(zhì)量石墨烯薄膜的制備及其功能化、器件化的相關研究,在石墨烯的表面控制生長方面開展了大量的探索,基于過程工程學原理,通過生長基元步驟的設計與調(diào)控,獲得了高質(zhì)量石墨烯薄膜的制備方法。相關研究工作相繼發(fā)表在《Adv.Mater.》《ACS Nano》等世界**學術期刊,共計20余篇,申請并獲授權國家發(fā)明專利30余項。
第1章 石墨烯概述
1.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)及基本結構
1.1.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)歷史
1.1.2 石墨烯的基本結構
1.2 石墨烯的基本性能
1.2.1 石墨烯的電學性能
1.2.2 石墨烯的光學性能
1.2.3 石墨烯的力學性能
1.2.4 石墨烯的熱學性能
1.2.5 石墨烯的磁學性能
1.2.6 石墨烯的超導性能
1.2.7 石墨烯的選擇透過性
第2章 石墨烯電子器件
2.1 石墨烯晶體管器件
2.1.1 石墨烯場效應晶體管
2.1.2 石墨烯能帶結構調(diào)控
2.1.3 石墨烯隧穿場效應晶體管
2.1.4 石墨烯-硅肖特基結器件
2.2 石墨烯非易失性存儲器
2.2.1 非易失性存儲器性能參數(shù)
2.2.2 晶體管型石墨烯非易失性存儲器
2.2.3 石墨烯閃存器件
2.2.4 電阻式石墨烯非易失性存儲器
2.3 石墨烯人工突觸器件
2.3.1 電學突觸器件
2.3.2 光電突觸器件
第3章 石墨烯基光電探測器件
3.1 基于石墨烯的超快寬譜帶光電探測器
3.1.1 石墨烯基光電探測器的光電轉(zhuǎn)換原理
3.1.2 石墨烯基光電探測器的重要參數(shù)
3.1.3 石墨烯基光電探測器的優(yōu)勢
3.1.4 石墨烯基光電探測器的發(fā)展現(xiàn)狀
3.2 石墨烯光電響應增強策略
3.2.1 等離子體增強型石墨烯基光電探測器
3.2.2 共振腔增強型石墨烯基光電探測器
3.2.3 波導型石墨烯基光電探測器
3.2.4 疊層范德瓦爾斯異質(zhì)結型石墨烯基光電探測器
3.2.5 量子點增強型石墨烯基光電探測器
3.3 石墨烯長波光電探測器
3.3.1 中紅外波段光電探測器
3.3.2 太赫茲波段光電探測器
第4章 石墨烯傳感器件
4.1 石墨烯氣體傳感器
4.1.1 基于電學方法的石墨烯氣體傳感器
4.1.2 基于光學方法的石墨烯氣體傳感器
4.2 石墨烯壓力與應力傳感器
4.2.1 石墨烯壓力傳感器
4.2.2 石墨烯柔性應力傳感器及其在可穿戴器件中的應用
4.3 石墨烯霍爾傳感器
4.3.1 霍爾傳感器的原理
4.3.2 石墨烯在霍爾傳感器中的應用
4.4 石墨烯生物傳感器
4.4.1 石墨烯電化學生物傳感器
4.4.2 石墨烯FET生物傳感器
4.4.3 石墨烯光學生物傳感器
第5章 石墨烯光子學和光電子學器件
5.1 石墨烯光電子學
5.1.1 線性光吸收特性
5.1.2 非線性光學效應
5.1.3 光學響應的可調(diào)性
5.2 石墨烯在激光器中的應用
5.2.1 基于石墨烯飽和吸收鎖模的光纖激光器
5.2.2 基于石墨烯的調(diào)Q光纖激光器
5.2.3 基于石墨烯的固體激光器
5.3 石墨烯在電光調(diào)制器中的應用
5.3.1 基于直波導結構的石墨烯電光調(diào)制器
5.3.2 基于平面結構的石墨烯電光調(diào)制器
5.3.3 基于其他結構的石墨烯電光調(diào)制器
5.4 石墨烯表面等離激元
5.4.1 石墨烯表面等離激元的激發(fā)機制
5.4.2 石墨烯表面等離激元的觀測方法
5.4.3 石墨烯表面等離激元的應用
第6章 石墨烯能源器件
6.1 石墨烯在二次電池中的應用
6.1.1 石墨烯在鋰離子電池中的應用
6.1.2 石墨烯在鋰硫電池中的應用
6.2 石墨烯在超級電容器中的應用
6.2.1 超級電容器
6.2.2 石墨烯基超級電容器
6.3 石墨烯在太陽能電池中的應用
6.3.1 太陽能電池
6.3.2 石墨烯在染料敏化太陽能電池中的應用
6.3.3 石墨烯在量子點太陽能電池中的應用
6.3.4 石墨烯在鈣鈦礦太陽能電池中的應用