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石墨烯基材料的拉曼光譜研究 版權信息
- ISBN：9787562864066
- 條形碼：9787562864066 ; 978-7-5628-6406-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
石墨烯基材料的拉曼光譜研究 本書特色
石墨烯是碳的同素異形體大家族的又一個傳奇，也是當今橫跨學術界和產業界的超級明星，幾乎到了家喻戶曉、婦孺皆知的程度。當然，石墨烯是當之無愧的。作為由單層碳原子構成的蜂窩狀二維原子晶體材料，石墨烯擁有無與倫比的特性。理論上講，它是導電性和導熱性較好的材料，也是理想的輕質高強材料。正因如此，一經問世便吸引了全球范圍的關注。石墨烯有可能創造一個全新的產業，石墨烯產業將成為未來全球高科技產業競爭的高地，這一點已經成為國內外學術界和產業界的共識。 從2004年至今，已經有了近十六年的歷史沉淀。無論是石墨烯的基礎研究，還是石墨烯材料的產業化實踐，人們都有了更多的一手材料，更有可能對石墨烯材料有一個全方位套叢書出的、科學的、理性的認識。總結歷史，是為了更好地走向未來。對于新興的石墨烯產業來說，戰略前沿新材料——石墨烯出版工程的出版意義也是不言而喻的。事實上，國內外已經出版了數十部石墨烯相關書籍，其中不乏經典性著作。本叢書的定位有所不同，希望能夠全面總結石墨烯相關的知識積累，反映石墨烯領域的國內外前沿研究進展，展示石墨烯新材料的產業化現狀與發展前景，尤其希望能夠充分體現國人對石墨烯領域的貢獻。 本叢書共包括22分冊，執筆作者20余位，都是石墨烯領域的重量級學者、專家，因此可以從源頭上保障叢書的專業性和科學性。叢書分五大部分，囊括了從石墨烯的基本性質和表征技術，到石墨烯材料的制備方法及其在不同領域的應用，以及石墨烯產品的計量檢測標準等全方位的知識總結。同時，兩份產業研究報告詳細闡述了世界各國的石墨烯產業發展現狀和未來發展趨勢。除此之外，叢書還為廣大石墨烯迷們提供了一份科普讀物《有問必答：石墨烯的魅力》，針對廣泛征集到的石墨烯相關問題答疑解惑，去偽求真。 本叢書的內容涵蓋石墨烯新材料的方方面面，每個分冊也相對獨立，具有很強的系統性、知識性、專業性和即時性，凝聚著各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的廣大讀者參考使用。希望叢書的出版對中國的石墨烯研究和中國石墨烯產業的健康發展有所助益。 1. “戰略前沿新材料——石墨烯出版工程” “十三五”國家重點出版物出版規劃項目/國家出版基金叢書由石墨烯的基本性質與表征技術、石墨烯的制備技術和計量標準、石墨烯的分類應用、石墨烯的發展現狀報告、石墨烯科普知識等五大部分共22分冊構成，本書為第03分冊。 2. 叢書由我國石墨烯研究領域的主要開拓者及我國石墨烯發展的重要推動者、北京大學教授、北京石墨烯研究院創院院長劉忠范院士親自策劃并擔任總主編。 3.全書采用80克雅質紙，彩色印刷，清晰直觀地展現了石墨烯的結構、模擬及表征結果。
石墨烯基材料的拉曼光譜研究 內容簡介
本書圍繞光散射的理論基礎展開, 著重關注石墨烯基材料獨特的電子能帶結構所導致的拉曼散射過程, 以及外界微擾對其拉曼散射過程的影響, 并系統地介紹當前拉曼光譜在表征石墨烯基材料及其相關異質結和器件方面的應用和代表性的研究工作。
石墨烯基材料的拉曼光譜研究 目錄
第 1 章 石墨烯基材料的介紹 001
1.1 石墨烯基材料及其性質 004
1.2 范德瓦耳斯異質結及垂直器件 009
1.3 石墨烯基材料的表征 012
1.4 應用前景與挑戰 015
第 2 章 石墨烯基材料的基礎性質 019
2.1 晶體結構 022
2.1.1 單層和多層石墨烯 022
2.1.2 轉角多層石墨烯 024
2.2 聲子 027
2.2.1 一維雙原子晶體 027
2.2.2 石墨烯基材料的聲子色散關系 031
2.3 電子能帶結構 037
2.3.1 石墨烯 037
2.3.2 AB 堆垛多層石墨烯 041
2.3.3 轉角多層石墨烯 043
2.4 可見光范圍內層數依賴的光學性質 044
2.4.1 光學襯度 046
2.4.2 瑞利散射 049
2.4.3 光吸收 051
2.5 小結 052
第 3 章 拉曼散射理論 053
3.1 光散射的經典理論 058
3.1.1 散射概率 058
3.1.2 電偶極輻射 061
3.1.3 拉曼選擇定則 063
3.2 光散射的量子描述 068
3.2.1 微觀過程 069
3.2.2 對稱性分析 075
3.2.3 多聲子拉曼散射 078
3.3 共振拉曼散射 082
3.3.1 單共振拉曼散射 083
3.3.2 雙共振拉曼散射 084
3.3.3 共振條件分析 087
3.4 拉曼光譜特征 090
3.4.1 漲落耗散理論 092
3.4.2 斯托克斯和反斯托克斯拉曼過程 093
3.4.3 拉曼峰線型和線寬 096
3.5 拉曼光譜信噪比 099
3.5.1 暗光譜的噪聲分析 102
3.5.2 拉曼信號的噪聲來源 104
3.5.3 拉曼信號的SNR 估算 111
3.6 小結 115
第 4 章 單層石墨烯的拉曼光譜 117
4.1 一階拉曼模: G 模 121
4.2 共振拉曼散射 124
4.2.1 雙共振拉曼散射過程 124
4.2.2 斯托克斯和反斯托克斯拉曼光譜 132
4.2.3 聲學聲子色散曲線 137
4.2.4 拉曼散射增強基底 140
4.3 偏振拉曼光譜 142
4.3.1 偏振拉曼實驗配置 143
4.3.2 石墨晶須的偏振拉曼光譜 148
4.3.3 石墨烯的偏振拉曼光譜 149
4.3.4 斜入射配置下石墨烯的偏振拉曼光譜 151
4.4 石墨烯邊界的拉曼散射 153
4.5 缺陷石墨烯的拉曼散射 155
4.5.1 缺陷石墨烯的拉曼光譜 155
4.5.2 拉曼光譜表征石墨烯無序度 157
4.6 電學摻雜石墨烯的拉曼散射 159
4.6.1 G 模的量子干涉現象 159
4.6.2 石墨烯的電聲子耦合 162
4.7 化學摻雜石墨烯的拉曼光譜 165
4.7.1 石墨烯的化學摻雜及拉曼表征 166
4.7.2 重摻雜石墨烯的雙共振拉曼散射 168
4.8 G 模的溫度效應 170
4.9 磁場下石墨烯的拉曼散射 175
4.10 小結 178
第 5 章 多層石墨烯的拉曼光譜 179
5.1 多層石墨烯的高頻拉曼光譜 182
5.1.1 AB 堆垛多層石墨烯 183
5.1.2 ABC 堆垛多層石墨烯 188
5.2 多層石墨烯邊界的拉曼光譜 190
5.2.1 雙層石墨烯邊界 191
5.2.2 利用拉曼光譜確定2LG 邊界結構 192
5.2.3 多層石墨烯邊界 195
5.3 層間振動模 196
5.3.1 線性鏈模型 198
5.3.2 AB 堆垛多層石墨烯 202
5.3.3 ABC 堆垛多層石墨烯 205
5.3.4 剪切模的法諾共振 206
5.4 轉角多層石墨烯 208
5.4.1 莫爾聲子 209
5.4.2 t2LM 的莫爾聲子 211
5.4.3 t2LG 的 R 模和 R' 模 213
5.4.4 t(m +n)LG 的高頻拉曼模 215
5.4.5 高頻模的共振拉曼散射 217
5.4.6 t(m +n)LG 的層間振動模 220
5.5 CVD 制備的多層石墨烯 225
5.6 拋物線能帶的雙共振拉曼散射 230
5.6.1 碳納米管的拉曼光譜 230
5.6.2 MoS2 的共振拉曼散射 233
5.7 小結 236
第 6 章 石墨烯基范德瓦耳斯異質結及器件 237
6.1 石墨烯基范德瓦耳斯異質結 241
6.1.1 mLM/nLG 的制備 241
6.1.2 mLM/nLG 的界面耦合 244
6.2 范德瓦耳斯異質結的電聲子耦合 247
6.2.1 nL hBN/mLW 的呼吸模 248
6.2.2 nL hBN/mLW 的跨維度電聲子耦合 249
6.2.3 nL hBN/mLW 的層間鍵極化率模型 252
6.2.4 mLM/nLG 的電聲子耦合 253
6.3 石墨烯基器件的拉曼光譜表征 255
6.3.1 石墨烯基場效應晶體管 256
6.3.2 石墨烯基儲能器件 258
6.3.3 石墨烯基太陽能電池和有機發光二極管 261
6.3.4 石墨烯基納米機電系統 262
6.3.5 石墨烯基范德瓦耳斯異質結器件 264
6.4 小結 266
第 7 章 拉曼光譜在表征石墨烯基材料中的應用 267
7.1 ME NLG 薄片層數的表征 270
7.1.1 利用2D 模線型表征 ME NLG 層數 272
7.1.2 利用層間振動模表征 AB NLG 層數 274
7.1.3 利用 G 模強度表征NLG 層數 275
7.1.4 利用襯底Si 峰強度表征NLG 層數 278
7.2 拉曼光譜法表征石墨烯薄片層數的國家標準 282
7.2.1 基于2D 模線型表征石墨烯薄片層數的拉曼光譜法 283
7.2.2 基于SiO2/Si 襯底的硅拉曼模峰高表征石墨烯薄片層數的拉曼光譜法 285
7.3 CVD NLG 薄片層數和堆垛次序的表征 289
7.3.1 CVD 1LG 的表征 290
7.3.2 層數表征 292
7.3.3 堆垛次序表征 294
7.3.4 界面轉角表征 296
7.4 應力分析 298
7.5 缺陷表征 300
7.6 拉曼成像 303
7.6.1 表征層數、晶疇和堆垛方式 303
7.6.2 表征邊界 305
7.6.3 表征應力 306
7.6.4 鑒別石墨烯生長機制 307
7.7 小結 308
附錄 A 物理名詞索引： 中文—英文 309
附錄 B 物理名詞索引： 英文—中文 315
參考文獻 321
索引 336
1.1 石墨烯基材料及其性質 004
1.2 范德瓦耳斯異質結及垂直器件 009
1.3 石墨烯基材料的表征 012
1.4 應用前景與挑戰 015
第 2 章 石墨烯基材料的基礎性質 019
2.1 晶體結構 022
2.1.1 單層和多層石墨烯 022
2.1.2 轉角多層石墨烯 024
2.2 聲子 027
2.2.1 一維雙原子晶體 027
2.2.2 石墨烯基材料的聲子色散關系 031
2.3 電子能帶結構 037
2.3.1 石墨烯 037
2.3.2 AB 堆垛多層石墨烯 041
2.3.3 轉角多層石墨烯 043
2.4 可見光范圍內層數依賴的光學性質 044
2.4.1 光學襯度 046
2.4.2 瑞利散射 049
2.4.3 光吸收 051
2.5 小結 052
第 3 章 拉曼散射理論 053
3.1 光散射的經典理論 058
3.1.1 散射概率 058
3.1.2 電偶極輻射 061
3.1.3 拉曼選擇定則 063
3.2 光散射的量子描述 068
3.2.1 微觀過程 069
3.2.2 對稱性分析 075
3.2.3 多聲子拉曼散射 078
3.3 共振拉曼散射 082
3.3.1 單共振拉曼散射 083
3.3.2 雙共振拉曼散射 084
3.3.3 共振條件分析 087
3.4 拉曼光譜特征 090
3.4.1 漲落耗散理論 092
3.4.2 斯托克斯和反斯托克斯拉曼過程 093
3.4.3 拉曼峰線型和線寬 096
3.5 拉曼光譜信噪比 099
3.5.1 暗光譜的噪聲分析 102
3.5.2 拉曼信號的噪聲來源 104
3.5.3 拉曼信號的SNR 估算 111
3.6 小結 115
第 4 章 單層石墨烯的拉曼光譜 117
4.1 一階拉曼模: G 模 121
4.2 共振拉曼散射 124
4.2.1 雙共振拉曼散射過程 124
4.2.2 斯托克斯和反斯托克斯拉曼光譜 132
4.2.3 聲學聲子色散曲線 137
4.2.4 拉曼散射增強基底 140
4.3 偏振拉曼光譜 142
4.3.1 偏振拉曼實驗配置 143
4.3.2 石墨晶須的偏振拉曼光譜 148
4.3.3 石墨烯的偏振拉曼光譜 149
4.3.4 斜入射配置下石墨烯的偏振拉曼光譜 151
4.4 石墨烯邊界的拉曼散射 153
4.5 缺陷石墨烯的拉曼散射 155
4.5.1 缺陷石墨烯的拉曼光譜 155
4.5.2 拉曼光譜表征石墨烯無序度 157
4.6 電學摻雜石墨烯的拉曼散射 159
4.6.1 G 模的量子干涉現象 159
4.6.2 石墨烯的電聲子耦合 162
4.7 化學摻雜石墨烯的拉曼光譜 165
4.7.1 石墨烯的化學摻雜及拉曼表征 166
4.7.2 重摻雜石墨烯的雙共振拉曼散射 168
4.8 G 模的溫度效應 170
4.9 磁場下石墨烯的拉曼散射 175
4.10 小結 178
第 5 章 多層石墨烯的拉曼光譜 179
5.1 多層石墨烯的高頻拉曼光譜 182
5.1.1 AB 堆垛多層石墨烯 183
5.1.2 ABC 堆垛多層石墨烯 188
5.2 多層石墨烯邊界的拉曼光譜 190
5.2.1 雙層石墨烯邊界 191
5.2.2 利用拉曼光譜確定2LG 邊界結構 192
5.2.3 多層石墨烯邊界 195
5.3 層間振動模 196
5.3.1 線性鏈模型 198
5.3.2 AB 堆垛多層石墨烯 202
5.3.3 ABC 堆垛多層石墨烯 205
5.3.4 剪切模的法諾共振 206
5.4 轉角多層石墨烯 208
5.4.1 莫爾聲子 209
5.4.2 t2LM 的莫爾聲子 211
5.4.3 t2LG 的 R 模和 R' 模 213
5.4.4 t(m +n)LG 的高頻拉曼模 215
5.4.5 高頻模的共振拉曼散射 217
5.4.6 t(m +n)LG 的層間振動模 220
5.5 CVD 制備的多層石墨烯 225
5.6 拋物線能帶的雙共振拉曼散射 230
5.6.1 碳納米管的拉曼光譜 230
5.6.2 MoS2 的共振拉曼散射 233
5.7 小結 236
第 6 章 石墨烯基范德瓦耳斯異質結及器件 237
6.1 石墨烯基范德瓦耳斯異質結 241
6.1.1 mLM/nLG 的制備 241
6.1.2 mLM/nLG 的界面耦合 244
6.2 范德瓦耳斯異質結的電聲子耦合 247
6.2.1 nL hBN/mLW 的呼吸模 248
6.2.2 nL hBN/mLW 的跨維度電聲子耦合 249
6.2.3 nL hBN/mLW 的層間鍵極化率模型 252
6.2.4 mLM/nLG 的電聲子耦合 253
6.3 石墨烯基器件的拉曼光譜表征 255
6.3.1 石墨烯基場效應晶體管 256
6.3.2 石墨烯基儲能器件 258
6.3.3 石墨烯基太陽能電池和有機發光二極管 261
6.3.4 石墨烯基納米機電系統 262
6.3.5 石墨烯基范德瓦耳斯異質結器件 264
6.4 小結 266
第 7 章 拉曼光譜在表征石墨烯基材料中的應用 267
7.1 ME NLG 薄片層數的表征 270
7.1.1 利用2D 模線型表征 ME NLG 層數 272
7.1.2 利用層間振動模表征 AB NLG 層數 274
7.1.3 利用 G 模強度表征NLG 層數 275
7.1.4 利用襯底Si 峰強度表征NLG 層數 278
7.2 拉曼光譜法表征石墨烯薄片層數的國家標準 282
7.2.1 基于2D 模線型表征石墨烯薄片層數的拉曼光譜法 283
7.2.2 基于SiO2/Si 襯底的硅拉曼模峰高表征石墨烯薄片層數的拉曼光譜法 285
7.3 CVD NLG 薄片層數和堆垛次序的表征 289
7.3.1 CVD 1LG 的表征 290
7.3.2 層數表征 292
7.3.3 堆垛次序表征 294
7.3.4 界面轉角表征 296
7.4 應力分析 298
7.5 缺陷表征 300
7.6 拉曼成像 303
7.6.1 表征層數、晶疇和堆垛方式 303
7.6.2 表征邊界 305
7.6.3 表征應力 306
7.6.4 鑒別石墨烯生長機制 307
7.7 小結 308
附錄 A 物理名詞索引： 中文—英文 309
附錄 B 物理名詞索引： 英文—中文 315
參考文獻 321
索引 336
展開全部
石墨烯基材料的拉曼光譜研究 作者簡介
譚平恒，中國科學院半導體所所長。目前主要從事二維半導體材料光學性質研究，已發表200余篇學術論文，所發表論文被SCI引用1萬余次。出版兩本譯著，編輯出版一本英文著作，在國內外學術會議上做大會報告和邀請報告100余次。曾獲全國百篇優秀博士學位論文、國家杰出青年科學基金資助、黃昆固體物理與半導體物理獎，并入選國家“萬人計劃”科技創新領軍人才和科睿唯安高被引科學家(2018年，2019年)。現為中國物理學會理事、中國物理學會光散射專業委員會主任委員、中國物理學會秋季學術會議組委會委員、中國科學院大學學位評定委員會委員、國際拉曼光譜學大會(ICORS)國際執委會委員、《Semicond Sci Tech》、《npj 2D Mater Appl》和《J Raman Spectrosc》等學術期刊編委。
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