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第1章 碳纳米管概论1

1.1 简介1

1.2 碳管的曲折发展简史3

1.3 碳纳米管的合成11

1.3.1 化学气相沉积法12

1.3.2 电弧法13

1.3.3 激光烧蚀法14

1.4 表征技术14

1.5 非碳纳米管15

第2章 固体中的电子：基本介绍17

2.1 简介17

2.2 固体中电子的量子力学17

2.3 真空中的电子19

2.4 有限空间固体中的电子20

2.5 具有周期性结构的固体中的电子：Kronig-Penney模型23

2.6 从Kronig-Penney模型中获得的重要观点26

2.7 固体中的基本晶体结构28

2.8 布拉维晶格29

2.8.1 原胞基矢31

2.8.2 基元晶胞33

2.9 倒易晶格34

2.9.1 倒易晶格的一些特性36

2.9.2 第一布里渊区36

2.9.3 一个例子：六方晶格36

2.10 小结37

2.11 习题集37

第3章 石墨烯41

3.1 简介41

3.2 正格子43

3.3 倒易晶格44

3.4 电子能带结构45

3.5 紧束缚能级色散47

3.6 线性能量色散和载流子密度54

3.7 石墨烯纳米带57

3.8 小结59

3.9 习题集60

第4章 碳纳米管62

4.1 简介62

4.2 手性：描述纳米管的重要概念63

4.3 碳纳米管晶格65

4.4 碳纳米管布里渊区70

4.5 对布里渊区的一般认识73

4.6 手性纳米管的紧束缚色散75

4.7 扶手椅型纳米管的能带结构77

4.8 之字型纳米管的能带结构及其带隙的来源79

4.9 紧束缚方法的局限性81

4.10 小结83

4.11 习题集84

第5章 碳纳米管的平衡态性质87

5.1 简介87

5.2 一维自由电子态密度87

5.3 之字型纳米管的态密度89

5.4 扶手椅型纳米管的态密度94

5.5 手性纳米管的态密度以及半导体性碳纳米管的一般态密度96

5.6 群速率99

5.7 有效质量100

5.8 载流子密度101

5.9 小结106

5.10 习题集107

第6章 理想量子电学性质109

6.1 简介109

6.2 量子电导110

6.3 多壁碳纳米管的量子电导114

6.4 量子电容118

6.5 石墨烯的量子电容120

6.6 金属性碳纳米管的量子电容122

6.7 半导体性碳纳米管的量子电容122

6.8 碳纳米管量子电容的实验验证124

6.9 金属性碳纳米管中的动能电感126

6.10 从普朗克到量子电导：以能量为基础来推导传导性质128

6.11 小结129

6.12 习题集130

第7章 碳纳米管互连132

7.1 简介132

7.2 电子散射和晶格振动132

7.3 电子平均自由程137

7.4 单壁碳纳米管低场电阻模型141

7.5 单壁碳纳米管高场电阻模型和电流密度144

7.6 多壁碳纳米管电阻模型146

7.7 传输线互连模型147

7.8 无损碳纳米管传输线模型152

7.9 有损碳纳米管传输线模型153

7.10 碳纳米管和铜互连之间的性能比较154

7.11 小结156

7.12 习题集157

第8章 碳纳米管场效应晶体管160

8.1 简介160

8.2 CNFETs器件结构161

8.3 表面势164

8.4 欧姆接触CNFETs的弹道输运理论168

8.5 包含漏电极光学声子散射的CNFETs弹道性理论173

8.6 弹道性CNFETs的性能参数175

8.7 量子CNFETs177

8.8 肖特基势垒弹道性CNFETs179

8.9 单极性CNFETs187

8.10 传统二维金属-氧化物-半导体场效应晶体管和弹道性一维晶体管之间的区别188

8.11 小结190

8.12 习题集191

第9章 碳纳米管应用195

9.1 简介195

9.2 化学和生物传感器196

9.3 扫描探针显微镜针尖198

9.4 纳米电机械系统199

9.5 电子场发射200

9.6 柔性基底上的集成电子学201

9.7 储氢材料203

9.8 复合材料204

参考文献206

索引210