碳纳米管器件

《碳纳米管器件》为“低维材料与器件丛书”之一。碳纳米管是当前材料科学和信息科学研究领域最有活力的新材料之一，因其独特的结构与性能、广阔的应用前景而备受关注。《碳纳米管器件》作者在参阅大量国内外科技文献资料、总结近期新科技进展的基础上，结合自身多年科研经历和成果，介绍了碳纳米管器件应用所涉及的基本概念、基本理论和工作原理，详细阐述了碳纳米管及其器件的制备方法与工艺，以及碳纳米管的电学性质、光学性质、力学性质、场发射特性及其器件等在相关领域的应用。

总序
前言
第1章 碳纳米管与器件概述 1
1.1 低维碳材料 1
1.1.1 富勒烯 2
1.1.2 石墨烯 2
1.2 碳纳米管概述 3
1.3 碳纳米管的几何结构与电子结构 4
1.3.1 单壁碳纳米管的几何结构 4
1.3.2 碳纳米管的电子能带结构 9
1.4 碳纳米管器件应用 15
1.4.1 碳基电子器件发展背景与优势 15
1.4.2 碳纳米管器件的发展历程 17
1.4.3 新型半导体器件 18
1.4.4 碳纳米管电子器件未来发展的挑战 21
参考文献 22
第2章 碳纳米管的性质 27
2.1 基本物性 27
2.1.1 电学性质 27
2.1.2 光学性质 31
2.1.3 力学性质 33
2.1.4 热学性质 36
2.2 电学输运性质 38
2.2.1 弹道输运 38
2.2.2 电子散射 43
2.2.3 电接触 49
2.2.4 掺杂技术 56
参考文献 60
第3章 碳纳米管及器件制备技术 68
3.1 碳纳米管的制备 68
3.1.1 制备方法概述 68
3.1.2 生长机理 71
3.1.3 可控制备的研究进展 73
3.2 碳纳米管的结构表征 83
3.2.1 形貌 83
3.2.2 导电属性 86
3.2.3 手性 87
3.3 碳纳米管器件制备 88
3.3.1 光刻工艺 88
3.3.2 印刷制备 93
3.3.3 其他技术 98
参考文献 101
第4章 碳纳米管电子器件 111
4.1 碳纳米管场发射器件 111
4.1.1 场发射机理 111
4.1.2 碳纳米管的场发射性能 115
4.1.3 碳纳米管场发射的应用 122
4.2 碳纳米管场效应晶体管 126
4.2.1 场效应晶体管的基本结构及原理 126
4.2.2 碳纳米管场效应晶体管基本结构及原理 127
4.2.3 碳纳米管场效应晶体管的性能 130
4.3 碳纳米管薄膜晶体管 139
4.3.1 碳纳米管薄膜的制备 139
4.3.2 碳纳米管薄膜器件 141
参考文献 146
第5章 碳纳米管光电器件 151
5.1 透明导电薄膜 151
5.1.1 制备方法 152
5.1.2 性能及调控方法 152
5.2 发光器件 156
5.2.1 碳纳米管发光 157
5.2.2 碳纳米管电极 158
5.3 光电探测器 159
5.3.1 光电探测器的基本原理及评价指标 159
5.3.2 碳纳米管紫外-可见光电探测器 161
5.3.3 碳纳米管红外光电探测器 163
5.3.4 碳纳米管太赫兹光电探测器 165
5.4 碳纳米管光调制器 166
5.4.1 光通信与调制器 166
5.4.2 光调制器的分类与功能 167
5.4.3 碳纳米管光调制器 168
5.5 碳纳米管光存储器 170
5.5.1 传统光电存储器 170
5.5.2 与人工智能结合的碳纳米管光存储器 172
参考文献 173
第6章 新型碳纳米管电子器件 182
6.1 混合维度电子器件 182
6.1.1 零维和一维组合 182
6.1.2 一维和二维组合 184
6.1.3 二维和三维组合 190
6.2 碳纳米管芯片 190
6.2.1 碳纳米管计算机 191
6.2.2 后摩尔时代的碳纳米管电子器件 193
6.2.3 碳纳米管高速器件 195
6.2.4 碳纳米管声学器件 196
6.2.5 碳纳米管抗辐照器件 198
6.3 多功能三维电子器件 199
6.3.1 单片集成电路 199
6.3.2 叠层式三维集成电路 201
参考文献 202
第7章 碳纳米管柔性电子器件 205
7.1 器件构成与设计 205
7.1.1 器件结构设计 205
7.1.2 沟道材料选择 207
7.2 器件构建方法 209
7.2.1 固相转印法 209
7.2.2 溶液法 210
7.2.3 气相转印法 212
7.3 典型柔性碳纳米管电子器件 213
7.3.1 碳纳米管显示器件 213
7.3.2 碳纳米管压力传感器 214
7.3.3 碳纳米管存储器 215
7.3.4 多功能柔性电子系统 218
7.3.5 全碳纳米管薄膜电子器件 221
参考文献 225
第8章 总结与展望 229
8.1 碳纳米管在器件应用中的优势 229
8.2 碳纳米管产业化面临的问题与挑战 230
8.3 碳纳米管应用的发展趋势与展望 232
关键词索引 235