石墨烯基材料的拉曼光譜研究

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(zhì) 004
1.2 范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)及垂直器件 009
1.3 石墨烯基材料的表征 012
1.4 應(yīng)用前景與挑戰(zhàn) 015
第 2 章 石墨烯基材料的基礎(chǔ)性質(zhì) 019
2.1 晶體結(jié)構(gòu) 022
2.1.1 單層和多層石墨烯 022
2.1.2 轉(zhuǎn)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(guān)系 031
2.3 電子能帶結(jié)構(gòu) 037
2.3.1 石墨烯 037
2.3.2 AB 堆垛多層石墨烯 041
2.3.3 轉(zhuǎn)角多層石墨烯 043
2.4 可見(jiàn)光范圍內(nèi)層數(shù)依賴(lài)的光學(xué)性質(zhì) 044
2.4.1 光學(xué)襯度 046
2.4.2 瑞利散射 049
2.4.3 光吸收 051
2.5 小結(jié) 052
第 3 章 拉曼散射理論 053
3.1 光散射的經(jīng)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(guān)過(guò)程 069
3.2.2 對(duì)稱(chēng)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(guò)程 093
3.4.3 拉曼峰線(xiàn)型和線(xiàn)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(hào)的噪聲來(lái)源 104
3.5.3 拉曼信號(hào)的SNR 估算 111
3.6 小結(jié) 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(guò)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(xué)聲子色散曲線(xiàn) 137
4.2.4 拉曼散射增強(qiáng)基底 140
4.3 偏振拉曼光譜 142
4.3.1 偏振拉曼實(shí)驗(yàn)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(wú)序度 157
4.6 電學(xué)摻雜石墨烯的拉曼散射 159
4.6.1 G 模的量子干涉現(xiàn)象 159
4.6.2 石墨烯的電聲子耦合 162
4.7 化學(xué)摻雜石墨烯的拉曼光譜 165
4.7.1 石墨烯的化學(xué)摻雜及拉曼表征 166
4.7.2 重?fù)诫s石墨烯的雙共振拉曼散射 168
4.8 G 模的溫度效應(yīng) 170
4.9 磁場(chǎng)下石墨烯的拉曼散射 175
4.10 小結(jié) 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(jié)構(gòu) 192
5.2.3 多層石墨烯邊界 195
5.3 層間振動(dòng)模 196
5.3.1 線(xiàn)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(zhuǎn)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(dòng)模 220
5.5 CVD 制備的多層石墨烯 225
5.6 拋物線(xiàn)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(jié) 236
第 6 章 石墨烯基范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)及器件 237
6.1 石墨烯基范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié) 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(zhì)結(jié)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(chǎng)效應(yīng)晶體管 256
6.3.2 石墨烯基儲(chǔ)能器件 258
6.3.3 石墨烯基太陽(yáng)能電池和有機(jī)發(fā)光二極管 261
6.3.4 石墨烯基納米機(jī)電系統(tǒng) 262
6.3.5 石墨烯基范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)器件 264
6.4 小結(jié) 266
第 7 章 拉曼光譜在表征石墨烯基材料中的應(yīng)用 267
7.1 ME NLG 薄片層數(shù)的表征 270
7.1.1 利用2D 模線(xiàn)型表征 ME NLG 層數(shù) 272
7.1.2 利用層間振動(dòng)模表征 AB NLG 層數(shù) 274
7.1.3 利用 G 模強(qiáng)度表征NLG 層數(shù) 275
7.1.4 利用襯底Si 峰強(qiáng)度表征NLG 層數(shù) 278
7.2 拉曼光譜法表征石墨烯薄片層數(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 282
7.2.1 基于2D 模線(xiàn)型表征石墨烯薄片層數(shù)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(shù)的拉曼光譜法 285
7.3 CVD NLG 薄片層數(shù)和堆垛次序的表征 289
7.3.1 CVD 1LG 的表征 290
7.3.2 層數(shù)表征 292
7.3.3 堆垛次序表征 294
7.3.4 界面轉(zhuǎn)角表征 296
7.4 應(yīng)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(shù)、晶疇和堆垛方式 303
7.6.2 表征邊界 305
7.6.3 表征應(yīng)力 306
7.6.4 鑒別石墨烯生長(zhǎng)機(jī)制 307
7.7 小結(jié) 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(xiàn) 321
索引 336