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| 編輯推薦： |
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石墨烯作为新材料产业的先导，在带动传统制造业转型升级，培育新兴产业增长点，推动大众创业、万众创新的作用越来越显著。在国家政策引导下，各地纷纷布局石墨烯。目前，我国石墨烯全产业链雏形初现，覆盖从原料、制备、产品开发到下游应用的全环节，已基本形成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为集合区，多地分布式发展的石墨烯产业格局。2016年，我国石墨烯市场总体规模突破40亿元，已形成新能源领域应用、大健康领域应用、复合材料领域应用、节能环保领域应用、石墨烯原材料、石墨烯设备六大细分市场。
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| 內容簡介： |
《石墨烯及相关二维材料显微结构表征》详细介绍了电子衍射、高分辨透射电子显微术、扫描透射电子显微术、能谱分析、原位透射电子显微术、扫描电子显微术、低能电子显微术、扫描探针显微术在石墨烯、氮化硼、过渡金属硫族化合物等二维材料显微结构表征方面的应用，既可作为掌握电子显微分析技术的自学用书，也可作为石墨烯等二维材料原子结构研究的前沿读本。
本书可作为材料、物理、化学、微电子等专业科研人员的参考书，也可供高等院校高年级本科生、研究生及科研人员参考和阅读。
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| 關於作者： |
孙立涛，东南大学电子科学与工程学院，副院长，教授，现任东南大学电子科学与工程学院副院长（主持工作）、教授、博导，国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者特聘教授，科技部中青年科技创新领军人才。兼任MEMS教育部重点实验室副主任，东南大学-FEI纳皮米中心主任，东南大学-江南石墨烯研究院先进碳材料应用联合研发中心主任。
长期从事新型纳米材料制备、表征与应用方面的研究工作；基于原位动态电子显微学技术，发展了多种从原子尺度上直接开展各种实验的新技术与新方法。成果发表于SCI文章150余篇（其中Science2篇, Nature及子刊9篇）。申请中国专利70余项，授权30余项，转让许可4项，做国际会议邀请报告50余次。目前任《电子器件》杂志主编，江苏省真空学会秘书长，美国IEEE纳米技术委员会南京分会主席，欧洲科学基金会专家评审委员会委员，中国电子显微学会常务理事，中国石墨烯产业技术创新战略联盟标准化委员会副主任，江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟副秘书长，欧盟10亿欧元石墨烯旗舰项目评审专家。曾获江苏省十大青年科技之星、石墨烯标准化杰出贡献奖、指导学生团队获国家小平科技创新团队等。孙立涛，东南大学电子科学与工程学院，副院长，教授，现任东南大学电子科学与工程学院副院长（主持工作）、教授、博导，国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者特聘教授，科技部中青年科技创新领军人才。兼任MEMS教育部重点实验室副主任，东南大学-FEI纳皮米中心主任，东南大学-江南石墨烯研究院先进碳材料应用联合研发中心主任。
长期从事新型纳米材料制备、表征与应用方面的研究工作；基于原位动态电子显微学技术，发展了多种从原子尺度上直接开展各种实验的新技术与新方法。成果发表于SCI文章150余篇（其中Science
2篇, Nature及子刊9篇）。申请中国专利70余项，授权30余项，转让许可4项，做国际会议邀请报告50余次。目前任《电子器件》杂志主编，江苏省真空学会秘书长，美国IEEE纳米技术委员会南京分会主席，欧洲科学基金会专家评审委员会委员，中国电子显微学会常务理事，中国石墨烯产业技术创新战略联盟标准化委员会副主任，江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟副秘书长，欧盟10亿欧元石墨烯旗舰项目评审专家。曾获江苏省十大青年科技之星、石墨烯标准化杰出贡献奖、指导学生团队获国家小平科技创新团队等。
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| 目錄：
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第1章 绪论 1
1.1 石墨烯及其他二维晶体的结构与性能 3
1.1.1 石墨烯 3
1.1.2 氮化硼 7
1.1.3 过渡金属硫族化合物 8
1.1.4 其他二维晶体 9
1.2 本书内容的安排 10
参考文献
10
第2章 电子衍射及衍衬像分析 14
2.1 电子衍射及衍衬象基础 14
2.2 电子衍射及衍衬像分析在石墨烯研究方面的应用 17
2.2.1 层数测定 17
2.2.2 表面形貌分析 21
2.2.3 晶粒分析 23
2.2.4 堆垛顺序的判定和旋转堆垛层错分析 25
2.3 电子衍射及衍衬像分析在其他二维晶体研究方面的应用 29
2.3.1 氮化硼 29
2.3.2 过渡金属硫族化合物 31
2.3.3 范德瓦尔斯异质结构 34
参考文献 35
第3章 高分辨透射电子显微术 39
3.1 高分辨电子显微像的形成 40
3.1.1 试样对入射电子的散射 41
3.1.2 电子波的传播和衍射 42
3.1.3 高分辨像形成过程中的衬度传递函数
44
3.1.4 球差校正电子显微镜 50
3.2 高分辨电子显微像的计算机模拟 52
3.2.1 Cowley-Moodie多层法 52
3.2.2 高分辨显微像的计算机模拟 53
3.3 高分辨透射电子显微术在石墨烯结构表征方面的应用 55
3.3.1 石墨烯层数表征 57
3.3.2 石墨烯缺陷结构表征 60
3.3.3 石墨烯边缘结构表征 74
3.4 高分辨TEM在其他二维材料结构表征方面的应用 76
3.4.1 氮化硼 76
3.4.2 过渡金属硫族化合物 81
3.4.3 其他二维材料 83
参考文献 85
第4章 高分辨扫描透射电子显微技术 92
4.1 高分辨扫描透射显微像的形成 93
4.1.1 电子束斑的形成及影响因素 94
4.1.2 电子通道效应 96
4.1.3 非相干高分辨扫描透射像形成过程中的传递函数 97
4.1.4 球差校正扫描透射显微镜 99
4.1.5 高分辨扫描透射像的计算机模拟 101
4.2 高分辨STEM在过渡金属硫族化合物结构表征中的应用 101
4.2.1 过渡金属硫族化合物中的点缺陷表征 103
4.2.2 过渡金属硫族化合物中的一维缺陷的表征 109
4.2.3 过渡金属硫族化合物的层数与堆垛表征 114
4.3 STEM在石墨烯和h-BN结构表征中的应用 116
4.3.1 石墨烯的结构表征 116
4.3.2 h-BN的结构表征 121
参考文献 124
第5章 能谱分析 130
5.1 X射线能谱分析 130
5.1.1 X射线能谱仪 131
5.1.2 X射线能谱分析 132
5.2 电子能量损失谱分析 135
5.2.1 电子能量损失谱仪 136
5.2.2 电子能量损失谱 137
5.2.3 电子过滤像 141
5.2.4 电子能量损失谱在石墨烯研究方面的应用 141
5.2.5 电子能量损失谱在其他二维材料研究方面的应用 148
参考文献 149
第6章 原位透射电子显微术 152
6.1 二维材料在辐照作用下的演变 153
6.1.1 石墨烯在辐照作用下的演变 153
6.1.2 氮化硼在辐照作用下的演变 162
6.1.3 过渡金属硫族化合物在辐照作用下的演变 165
6.1.4 其他二维材料在辐照作用下的演变 168
6.2 二维材料在热场作用下的演变 170
6.2.1 石墨烯在热场作用下的演变 171
6.2.2 过渡金属硫族化合物在热场作用下的演变 174
6.2.3 其他二维材料在热场作用下的演变 177
6.3 二维材料在电场作用下的演变 179
6.3.1 石墨烯在电场作用下的演变 179
6.3.2 过渡金属硫族化合物在电场作用下的演变 186
6.3.3 其他二维材料在电场作用下的演变 188
6.4 二维材料在力场作用下的演变 191
6.4.1 石墨烯在力场作用下的演变 192
6.4.2 过渡金属硫族化合物在力场作用下的演变 193
参考文献 196
第7章 其他显微分析方法 203
7.1 光学显微分析 203
7.2 扫描电子显微分析 212
7.2.1 扫描电子显微术 212
7.2.2 电子背散射衍射分析 219
7.2.3 原位扫描电子显微术 220
7.3 低能电子显微分析 222
7.3.1 低能电子显微术 223
7.3.2 低能电子衍射 229
7.3.3 光电子显微术 231
7.4 扫描探针显微分析 234
7.4.1 扫描隧道显微术
235
7.4.2 弹道电子发射显微分析 240
7.4.3 原子力显微术 242
参考文献 250
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| 內容試閱：
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2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫通过撕胶带法成功地从高定向热解石墨中剥离出单层、少层石墨烯，并通过实验发现少层石墨烯在室温下具有非常高的载流子浓度1013cm-2和电子迁移率104cm2V-1s-1。石墨烯的横空出世打破了严格二维晶体材料不能独立稳定存在的论断，其表现出的优良电学性质引起了广泛关注，石墨烯研究热潮随之兴起。盖姆和诺沃肖洛夫也因在二维材料石墨烯方面的开拓性实验而被授予2010年的诺贝尔物理学奖。石墨烯研究的广泛开展也促进了人们对其他二维晶体材料的探索与研究。六方氮化硼、过渡金属硫族化合物、过渡金属碳化物和碳氮化物、黑磷烯等二维晶体相继被成功制备出来，这极大地拓宽了二维晶体的研究范围。这些二维晶体表现出的优异特性及其潜在应用吸引了越来越多的科技工作者投入到二维晶体的研究事业中，开启了二维晶体材料研究的新时代。
理论和实验研究均表明石墨烯具有优异的物理性能。石墨烯是目前已知的力学强度最高的材料之一，其断裂强度约为钢的100倍；石墨烯室温载流子迁移率比单晶硅高两个数量级且受温度和掺杂效应影响小，表现出亚微米尺度的弹道输运特性，有望构筑室温弹道场效应晶体管；单层石墨烯的热导率约为5000Wm-1K-1，高于金刚石、碳纳米管，是室温下铜热导率的10倍；单层石墨烯对可见光的吸收率仅为2.3%，具有高透光度。石墨烯的优异性能不仅激发了研究热情，还掀起了应用开发和产业化的热潮。值得注意的是，石墨烯材料的特性严重依赖于层数、片层之间的堆垛方式以及片层内的原子排列状况。为了建立二维材料结构与性能的对应关系，以便更好地理解二维晶体优异的理化性质，实现批量和高质量的制备并发展其应用，二维晶体显微结构的精准表征显得尤为重要。
显微技术为石墨烯及二维晶体的蓬勃发展，尤其在建立材料晶体结构与性能关系方面做出了重要贡献。光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描探针显微镜的成功介入快速提升了人们对二维晶体材料结构与物性关系的理解。特别值得注意的是，球差校正技术的成熟推动了电子显微镜在石墨烯原子结构表征方面的应用，使球差校正电子显微镜成为继扫描隧道显微镜之后又一种能够实现石墨烯原子级结构表征的重要工具。此外，球差校正电子显微镜结合电子能量损失谱分析可以实现单个原子的化学性质探测，为二维晶体材料结构与物性关系的建立提供了技术手段。
受显微技术发展的鼓舞和推动，我们编著了本书，旨在介绍各种显微技术的原理及其在二维晶体研究中的应用。本书共分为7章。第1章介绍了二维材料的基础知识（包括发现历史、结构和性能）第2～第6章分别介绍了电子衍射、高分辨透射电子显微术、高分辨扫描透射电子显微术、能谱分析和原位透射电子显微术在二维晶体结构特性研究方面的进展。第7章介绍了透射电子显微术之外的表征技术，包括光学显微术、扫描电子显微术、低能电子显微术、扫描探针电子显微术。
本书编写过程中，南方科技大学林君浩教授等为本书的编写提供了宝贵的意见，在此向他们表示衷心的感谢。东南大学纳皮米中心的研究生沈昱婷、余开浩、王文、张辉、张弘韬、熊雨薇、辛磊、文一峰在资料收集、核对及图文工作中投入了大量的劳动，在此一并致以谢意。
由于编著者水平有限，加之时间仓促，书中难免有不当之处，恳请专家和读者批评指正。
编著者
2018年7月
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