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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 二维原子晶体材料概述4

1.3 本章小结8

参考文献9

第2章 石墨烯二维原子晶体材料和器件11

2.1 引言11

2.1.1 石墨烯的发现12

2.1.2 石墨烯的结构特点13

2.2 石墨烯的基本物理性质14

2.2.1 光学性质14

2.2.2 电学性质15

2.2.3 磁学性质18

2.2.4 热学性质21

2.2.5 力学性质22

2.3 石墨烯的制备23

2.3.1 机械剥离法24

2.3.2 SiC外延生长法25

2.3.3 氧化还原法27

2.3.4 液相剥离法30

2.3.5 化学气相沉积法31

2.3.6 其他制备方法36

2.4 石墨烯的表征36

2.4.1 光学显微镜36

2.4.2 拉曼光谱38

2.4.3 扫描电子显微镜39

2.4.4 透射电子显微镜40

2.4.5 原子力显微镜42

2.5 石墨烯器件应用43

2.5.1 场效应晶体管43

2.5.2 光电探测器46

2.5.3 太阳能电池51

2.5.4 气体传感器53

2.5.5 能量储存和转换器件55

2.6 石墨烯在航空航天领域的应用59

2.7 本章小结61

参考文献61

第3章 二维过渡金属硫属化合物原子晶体材料和器件68

3.1 引言68

3.2 TMDCs的晶体结构68

3.3 TMDCs的基本物理性质70

3.3.1 电学性能70

3.3.2 光学性能72

3.3.3 力学性能74

3.3.4 热学性能74

3.4 TMDCs制备方法75

3.4.1 机械剥离法75

3.4.2 液相剥离法76

3.4.3 化学气相沉积法77

3.4.4 电化学沉积法81

3.4.5 分子束外延法82

3.5 2D TMDCs电子器件应用83

3.5.1 场效应晶体管83

3.5.2 双极性晶体管89

3.5.3 太阳能电池91

3.5.4 发光二极管93

3.5.5 光电探测器94

3.5.6 激光器96

3.6 2D TMDCs能量转换器件和存储器件应用97

3.6.1 能量转换器件98

3.6.2 可充电能量储存器件102

3.6.3 微型能源器件107

3.7 本章小结108

参考文献108

第4章 黑磷二维原子晶体材料和器件127

4.1 引言127

4.2 黑磷的晶体结构特征128

4.3 黑磷的基本物理性质130

4.3.1 黑磷的电学性质130

4.3.2 黑磷的光学性质132

4.3.3 黑磷的磁学性质135

4.3.4 黑磷的热学性质136

4.3.5 黑磷的力学性质137

4.4 黑磷的制备方法137

4.4.1 体相黑磷的制备137

4.4.2 二维黑磷的制备138

4.5 黑磷的器件应用143

4.5.1 黑磷的电输运143

4.5.2 黑磷光电器件144

4.5.3 黑磷场效应晶体管148

4.5.4 黑磷存储器151

4.5.5 黑磷生化传感器152

4.5.6 黑磷能量转换器件154

4.6 本章小结156

参考文献156

第5章 硼基二维原子晶体材料和器件170

5.1 引言170

5.2 硼烯的研究历程170

5.2.1 硼团簇172

5.2.2 硼烯的结构174

5.3 硼烯的性质180

5.3.1 二维硼的电学性质180

5.3.2 二维硼的磁学性质182

5.3.3 二维硼的光学性质183

5.3.4 二维硼的力学性能184

5.3.5 二维硼的化学性能184

5.4 硼烯的制备185

5.4.1 硼纳米结构的制备185

5.4.2 硼烯的制备方法186

5.5 硼烯的潜在应用189

5.5.1 二维硼在光电器件方面的应用189

5.5.2 二维硼在能量存储与转换器件方面的应用190

5.5.3 二维硼的其他应用192

5.6 本章小结192

参考文献193

第6章 其他二维原子晶体材料202

6.1 引言202

6.2 单元素二维原子晶体202

6.2.1 硅烯202

6.2.2 锗烯207

6.2.3 锡烯211

6.2.4 砷烯、锑烯和铋烯213

6.3 双元素二维原子晶体215

6.3.1 六方氮化硼215

6.3.2 六方结构氮化碳220

6.4 本章小结225

参考文献225

常用物理常数表235