CONTENTS

Two Dimensional Materials and Heter Ojunctions

CONTENTS

Chapter 1Graphene, Hexagonal Boron Nitride, and Heterostructure:

Properties and Applications

1.1Introduction to the 2D materials

1.1.1Introduction to graphene

1.1.2Introduction to grapheneª²like 2D crystals

¡ªhexagonal boron nitride 

1.1.3Introduction of graphene/hª²BN,a 2D composite 

1.2Graphene

1.2.1Structure of graphene

1.2.2Preparation of graphene

1.2.3Physical properties of graphene

1.2.4Raman spectrum of graphene

1.32D hª²BN

1.3.1Structure of hª²BN 

1.3.2Preparation of hª²BN 

1.3.3Physical properties of hª²BN 

1.3.4Raman spectroscopy of hª²BN

1.4Composite structure of graphene/hª²BN

1.4.1Research rise and process of graphene/hª²BN

heterojunction structure

1.4.2Composite mode structure of graphene/hª²BN

1.4.3Preparations of graphene/hª²BN heterostructures

1.4.4The properties of graphene/hª²BN heterostructures

1.4.5Potential applications of graphene/hª²BN

heterostructure

1.5Summary and outlook

References

Chapter 2Electrical Properties and Recent Electrical Applications of

Graphene, hª²BN, Graphene/hª²BN Heterostructures

2.1Graphene

2.1.1The structure of 2D graphene

2.1.2The electronic structure of graphene

2.1.3The electronic property of graphene

2.1.4The recent application of graphene in electronic

property

2.2hª²BN

2.2.1The structure of 2D hª²BN

2.2.2The electronic structure of hª²BN

2.2.3The electronic property of hª²BN

2.2.4The recent electrical application of hª²BN

2.3Graphene/hª²BN heterostructures

2.3.1The structure of graphene/hª²BN heterostructures

2.3.2The electronic structure of graphene/hª²BN

heterostructures

2.3.3The electronic properties of graphene/hª²BN

2.3.4The recent application progress of graphene/

hª²BN heterostructure in electronics

2.4Summary and outlook

References

Chapter 3Optical, Photonic and Optoelectronic Properties of

Graphene, hª²NB and Their Hybrid Materials

3.1Introduction to graphene

3.1.1Graphene¡¯s structure, electronic band

3.1.2Electronic properties of graphene, which impact the

optical properties

3.1.3Optical properties of graphene

3.1.4The application of photonics and optoelectronics

3.2Introduce of hª²BN

3.2.1The electronic band structure of 2D hª²BN

3.2.2The optical properties of hª²BN

3.2.3Potential applications of hª²BN

3.3The introduce of graphene/hª²BN van der Waals heterostructure

3.3.1The structure of graphene/hª²BN van der Waals

heterostructure

3.3.2The energy bandgap structure of graphene/hª²BN van

der Waals heterostructure

3.3.3The optical and photoelectric properties of graphene/

hª²BN van der Waals heterostructure

3.3.4Potential applications of graphene/hª²BN heterostructures

in optical property

3.4Summary and prospect

References

Chapter 4Optoelectronic Properties and Applications of Grapheneª²Based

Hybrid Nanomaterials and van der Waals Heterostructure

4.1Introduction 

4.2The optoelectronic properties of graphene

4.2.1The intrinsic optoelectronic properties of graphene

nanomaterials

4.2.2The optoelectronic properties of hybrid graphene or

heterostructure

4.3Recent optoelectronic applications of graphene nanomaterials

4.3.1Optoelectronic modulator (OM)

4.3.2Photodetector

4.3.3Grapheneª²based lightª²emitting diodes(LEDs) and

solar cells

4.3.4Grapheneª²based solar cell

4.3.5Grapheneª²based ultrafast lasers

4.3.6Grapheneª²based broadband image sensor array

4.4Summary and outlook

References

Chapter 5Magnetics and Spintronics of 2D Graphene/hª²BN Composite

Materials

5.1Graphene

5.1.1Lattice structure and electronic structure

5.1.2The properties of graphene in magnetics and

spintronics

5.1.3The application of graphene in magnetic properties and

spin electronics

5.2Hexagonal boron nitride

5.2.1Lattice structure and electronic structure

5.2.2Magnetic properties and spintronic of hª²BN

5.2.3Application of hª²BN in magnetics and spintronics

5.3Graphene/hª²BN heterostructure

5.3.1Lattice structure and electronic structure

5.3.2Magnetism and spintrons of graphene/hª²BN van der Waals

heterostructure

5.3.3The recent application of graphene/hª²BN van der Waals

heterostructure in magnetic device and spintronics

5.4Summary and outlook

References

Chapter 6The Thermal and Thermoelectric Properties of Inª²Plane Cª²BN

Hybrid Structures and Graphene/hª²BN van der Waals

Heterostructures

6.12D nanomaterials:  graphene and hª²BN

6.1.1Structure and thermal properties of graphene

6.1.2Structure and thermal properties of hª²BN

6.2Inª²plane Cª²BN hybrid structure

6.2.1The structure of monolayer Cª²BN hybrids

6.2.2The thermal properties of inª²plane Cª²BN hybrid

structures

6.3Graphene/hª²BN van der Waals heterostructures

6.3.1Structures of van der Waals heterostructures

6.3.2Thermal properties of graphene/hª²BN van der Waals

heterostructures

6.3.3Recent applications of thermal and thermoelectric in

vertically stacked graphene/hª²BN heterostructures

6.4Summary and outlook

References

Chapter 7The Thermal, Electrical, and Thermoelectric Properties of

Graphene Nanomaterials

7.1Introduction of graphene

7.2The crystal structure and electronic structure of graphene

7.3Graphene¡¯s novel electronic properties

7.3.1Current vortices, electron viscosity, and negative

nonlocal resistance

7.3.2Transition between electrons and photos

7.3.3Electron transport properties in nitrogenª²doped

graphene

7.3.4Strong current tolerance

7.3.5Novel electrical properties of graphene/graphene van

der Waals heterostructure

7.3.6The interaction between plasmons and electrons in

graphene

7.4The thermal and thermoelectric properties of graphene

7.4.1The TC¡¯s measurement of graphene

7.4.2Lengthª²depended and temperatureª²depended TC of

graphene

7.4.3Influence of boundary or configuration on thermal

property and thermal rectification effect

7.4.4The effect of atomic edge variation and size change

on TC

7.4.5The thermoelectric properties of graphene

7.5The recent applications in electronic and thermal properties

of graphene

7.5.1Highª²efficient TC composite film and flexible lateral

heat spreaders

7.5.2Thermal conductance modulator

7.5.3Graphene microheaters based on slowª²lightª²enhanced

energy efficiency

7.5.4Hybrid graphene tunneling photoconductor

7.5.5Graphene electrodes

7.5.6Diracª²source field effect transistors (DSª²FET)

7.6Conclusion and prospect

References

Chapter 8Properties and Applications of New Superlattices:  Twisted

Bilayer Graphene

8.1Twisted bilayer graphene (TwBLG)

8.1.1Graphene and BLG

8.1.2The lattice structure of TwBLG

8.1.3The band structure of TwBLG

8.1.4Superlattices with different symmetric structures

8.2The properties of TwBLG

8.2.1Electronic properties of TwBLG

8.2.2Optical properties of TwBLG

8.2.3Magnetic properties of TwBLG

8.2.4Thermal properties of TwBLG

8.3TwBLG preparation methods 

8.3.1SiCª²based epitaxial growth 

8.3.2Chemical vapor deposition

8.3.3Folding SLG

8.3.4Vertically stacking SLG

8.3.5Cuttingª²rotationª²stacking (CRS) 

8.4TwBLG¬ðs latest research results

8.4.1Optoelectronic device of TwBLG

8.4.2Photonic crystals for nanoª²light

8.4.3Tuning superconductivity of TwBLG

8.5Summary and prospect

References

Chapter 9Two Dimensional Black Phosphorus:  Physical Properties

and Applications

9.1Introduction

9.1.12D crystal structure of BP

9.1.2Electronic structure of BP

9.1.3Electronic structure of BPª²based heterostructures with

TMDCs

9.1.4Electronic structure of BP and blue phosphorus

heterostructures 

9.2Preparation for BP

9.2.1Mechanical exfoliation

9.2.2Liquid phase exfoliation (LPE)

9.3Anisotropy of BP¡¯s properties and application

9.3.1Anisotropic characteristics of band structures

9.3.2Anisotropic mechanical properties

9.3.3Anisotropic electrical properties

9.3.4Anisotropic thermal and thermoelectric properties

9.3.5Anisotropic optical properties

9.3.6Optoelectronic properties

9.3.7Magnetic properties

9.4Summary and outlook

References

Chapter 10Graphitic Carbon Nitride Nanostructures

10.1Introduction

10.2Materials and synthesis methods

10.2.1Materials

10.2.2Synthesis methods

10.2.3Characterization methods

10.3Applications

10.3.1Based on gª²C3N4 nanostructures nanocatalysts driven

highly the ORR

10.3.2Based on gª²C3N4 nanostructures driven for HER

10.3.3gª²C3N4 measurement of the gas sensing properties 

10.3.4gª²C3N4 nanostructure used to wastewater treatments

10.4Summary and outlook

References

Acknowledgements