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| 內容簡介： |
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《低维半导体材料及其信息能源器件》讲述了低维半导体材料与器件的制备与构筑及其在电子信息和绿色能源领域的新颖应用。全书共7章，涵盖了低维材料的生长和表征、二维半导体材料在触觉传感器的应用、二维过渡金属硫化合物感通融器件、二维过渡金属硫化物的纳米光子学和光电子学、二维半导体材料材料非易失性阻变存储器和射频开关、四/五主族二维单质半导体材料的热电性能与应用以及低维材料新型发电机器件。本书可作为高等学校材料科学与工程、电子科学与工程、集成电路设计生物医学工程以及能源环境等等专业学生的教材，也可供相关领域的科技人员参考。
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| 關於作者： |
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陶立，东南大学教授，2004年本科毕业于东南大学，2010年获美国德克萨斯大学达拉斯(UT Dallas)材料科学与工程博士学位，于美国德克萨斯大学奥斯汀(UT Austin)微电子研究中心进行博士后研究，2012年升任正式研究员。2016年入选国家海外高层次引进人才，全职在东南大学任教。主要研究领域包括微系统及纳米技术、二维半导体材料及器件以及微纳精细加工在医疗健康和能源环境上的交叉应用。在Nature Nanotechnology，Chemical Society Reviews，ACS Nano等学术期刊上发表SCI论文近40篇，他引2000次（一作单篇*高引用550次，5篇论文引用超100次）。MRS、IEEE、APS等国际学术会议邀请报告10次，国际三束及纳米制备技术会议（EIPBN）常务委员，中国材料学会青委会理事，Chines Chemical Letters青年编委，IET Micro&Nano Letters副编辑。2018MINE青年科学家奖得主之一。目前主持国*家级项目两项以及中央高校合作重点专项一项。
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| 目錄：
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第1章低维材料的生长和表征
1.1零维材料 001
1.1.1零维材料简介 001
1.1.2零维材料的合成 002
1.1.3零维材料的应用 003
1.2一维材料 005
1.2.1一维材料简介 005
1.2.2一维材料的合成 005
1.2.3一维材料的应用 007
1.3二维材料 009
1.3.1二维材料简介 009
1.3.2二维材料的晶体结构与电子结构 011
1.3.3二维材料的合成 012
1.3.4二维材料的性能举例 015
1.4低维材料的表征技术 016
参考文献 018
第2章二维材料在触觉传感器的应用
2.1二维材料在压力传感器的应用 024
2.1.1压力感知机理 024
2.1.2二维材料压力传感器 028
2.1.3二维材料压力传感器应用案例 031
2.2二维材料在应变传感器的应用 034
2.2.1应变感知机理 034
2.2.2二维材料应变传感器 036
2.2.3二维材料应变传感器应用案例 039
2.3二维材料在温度传感器的应用 040
2.3.1温度感知机理 040
2.3.2二维材料温度传感器 042
2.3.3二维材料温度传感器应用案例 045
2.4二维材料在湿度传感器的应用 047
2.4.1湿度感知机理 047
2.4.2二维材料湿度传感器 049
2.4.3二维材料湿度传感器应用案例 054
参考文献 055
第3章二维过渡金属硫族化合物用于生物传感节点
3.1生物传感器件的挑战与新机遇 061
3.1.1生物传感器的现状与挑战 061
3.1.2基于二维材料的生物传感器 062
3.2基于过渡金属硫族化合物制备的电子生物传感器 064
3.2.1场效应晶体管（FET）生物传感器 064
3.2.2细胞毒性研究 070
3.2.3用于DNA检测的生物传感器 070
3.3基于过渡金属硫族化合物光学和光电性质的生物传感器 072
3.3.1光吸收传感器 072
3.3.2表面等离子体共振传感器 072
3.3.3化学发光传感器 074
3.3.4比色生物传感器 074
3.3.5光电化学（PEC）生物传感器 076
3.3.6二极管生物传感器 080
3.4基于过渡金属硫族化合物结构特性的生物传感器 081
3.4.1纳米孔生物传感器 081
3.4.2纳米孔传感器的制备方法 082
3.4.3纳米孔传感器的表征与应用 082
3.5结语 084
参考文献 085
第4章二维过渡金属硫族化合物的纳米光子学和光电子学
4.1二硫化钼纳米等离激元光子学 093
4.1.1二硫化钼中激子与等离子相互作用 093
4.1.2等离激元热电子注入 095
4.1.3高掺杂二硫化钼中的表面等离激元 096
4.1.4二硫化钼等离子体结构的制备 097
4.2二硫化钼的光电子学 098
4.2.1二硫化钼的光电探测器 098
4.2.2二硫化钼的太阳能电池 098
4.2.3二硫化钼的发光二极管 099
4.2.4具有增强发光性能的二硫化钼光腔系统 100
4.3结语 101
参考文献 101
第5章二维材料非易失性阻变存储器与晶体管器件
5.1二维材料非易失性阻变器件简介 105
5.2二维材料的制备和存储器件的制造 106
5.2.1单层二维材料的制备与表征 106
5.2.2存储器件的制造 107
5.3二维非易失性阻变储存器 108
5.3.1不同器件条件的非易失性阻变存储器 108
5.3.2存储性能 110
5.4开关机理 112
5.4.1影响阻变的因素 112
5.4.2从头模拟的可能开关机理 114
5.5二维材料晶体管器件 116
5.5.1晶体管器件简介 116
5.5.2二维材料晶体管器件 116
5.5.3半导体-电极界面调控 118
5.5.4半导体-介电质界面调控 119
5.5.5源漏栅一体化转移 121
5.6结语 122
参考文献 122
第6章二维X烯材料的热电性能
6.1引言 127
6.2ⅣA和ⅤA族X烯的结构及合成 129
6.2.1晶体结构 129
6.2.2能带结构 130
6.2.3合成方法 131
6.3ⅣA及ⅤA族X烯材料的热电性能 132
6.3.1X烯的热电性能 132
6.3.2热电输运性能测量 134
6.3.3器件及应用 136
6.4展望 139
参考文献 139
第7章基于低维材料的新型发电机器件
7.1纳米发电机机理 146
7.1.1基于麦克斯韦方程组的推导 146
7.1.2纳米发电机理论 147
7.2材料及材料序列 151
7.2.1碳材料 151
7.2.2过渡金属硫族化合物 155
7.2.3以MXene为代表的类石墨烯材料 158
7.2.4六方氮化硼 160
7.2.5黑磷 162
7.2.6金属有机框架材料和共价有机框架材料 163
7.2.7材料序列 165
7.3应用 168
7.3.1能源收集 168
7.3.2人体运动监测 168
7.3.3环境监测 171
7.3.4生物医学工程 172
7.3.5人工智能（AI）和神经形态器件 174
7.4展望 176
参考文献 176
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| 內容試閱：
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材料是人类文明的基石，一代材料决定一代产业，从石器时代、青铜器时代、铁器时代到信息化时代，材料的每一次革新，都极大地推动了人类社会的发展。具有独特光、电、磁特性以及新型量子物理现象的低维材料，在信息技术、微纳光电子等领域展现出广阔的应用前景，有望引领基于材料创新的新一轮产业变革。低维材料定义为至少在一个维度上尺寸处于纳米尺度的材料，主要包括零维、一维和二维结构材料，以及以低维结构为基本单元构筑的复合结构材料、组装体和功能器件。随着材料维度的减小，由于表面效应、体积效应和量子尺寸效应的影响，材料的物理性能及由其制备的器件特性等都可能会表现出与宏观材料及相关器件截然不同的特性。利用这些特性可设计和实现高性能及新原理器件，从而实现高速计算、高效能量转化、高灵敏度检测等功能。低维材料及其信息能源器件是坚持“四个面向”、服务“国之大者”的技术抓手，尤其在集成电路、量子信息、“双碳”目标等国家重大战略需求和“卡脖子”技术领域具有重要战略意义和前瞻性。
本教材在汲取近十多年国内外有关低维材料与器件类教材、专著、综述内容的基础上，融入“课程思政”建设，以期培养具有独立思考能力、能够解决实际工程问题的高水平专业人才。本教材在加强基本概念、理论讲述的同时，将国内外最新研究成果有机融入课程章节体系中，积极引导学生建立正确的价值理念和精神追求。总书记指出，新材料产业是战略性、基础性产业，也是高技术竞争的关键领域，我们要奋起直追、迎头赶上。在党的“二十大”精神的引领下，为高质量发展和科技强国建设贡献自己的专业力量。
本教材着重基本概念和前沿研究成果的介绍，力求将理论与实际应用紧密结合。全书共分7章：第1章从概念、制备、物性三个方面分别介绍了零维、一维和二维材料；第2、3章主要介绍了低维材料在压力、应变、温度、湿度和生物传感领域的应用基础及研究现状；第4、5章主要介绍了低维材料的光电和忆阻性能，并探讨了它们在信息存储等方面的应用前景；第6、7章主要介绍了低维材料在能源转换方面应用的物理基础以及研究现状，涉及热电转换、摩擦电纳米发电、压电纳米发电等。
本教材第1、3章由任元负责编写；第2、7章由吴俊负责编写；第4章由林惠文负责编写；第5章由景旭负责编写；第6章由朱蓓蓓负责编写。最后由陶立、吴俊、朱蓓蓓对全书进行了统稿。并组织相关师生对格式和图表进行了调整。本教材得到了高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材和新材料领域普通高等教育系列教材建设团队和国际同行专家的宝贵指导和建议。在本书即将出版之际，对参加本书编撰和校稿的所有人员表示由衷的感谢！
因编者水平有限，书中难免存在不妥或疏漏之处，恳请读者批评指正。
编者
2024年6月
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