石墨烯电子特性详解

最初的理论认为，分离二维（2D）化合物是不可能的，因为热不稳定性会导致材料的分子键断裂。2004 年石墨烯的成功分离推翻了这些理论，并证明了二维材料制造的巨大潜力。然而，对石墨烯这些独特的热力学性质的定量解释最初被证明是难以捉摸的。

通过透射电子显微镜（TEM）分析，最终确定石墨烯的共价碳碳（C-C）键性质是其热稳定性和出色强度的原因。这些小键也是解释石墨烯电子特性的关键，这些特性引起了人们的猜想、夸大其词以及对下一代电子工程的极大兴趣。

在本篇博文中，Grolltex 将详细探讨石墨烯的这些电子特性。

概述石墨烯的电子特性

石墨烯在室温下具有极高且近乎相同的电子和空穴迁移率。据报道，石墨烯的迁移率超过 15,000 cm2-V-1-s-1，是一种出色的电荷载体。据乐观估计，石墨烯电荷迁移率的性能上限可达 200,000 cm2-V-1-s-1，但这取决于基底的性质和质量。这基本上描述了迄今发现的性能最高的半导体之一。

石墨烯特性的基本电子结构

石墨烯被定义为零电隙半导体，具有极高的导电性。这些电子特性得益于其二维薄片中相邻碳原子原子轨道的重叠。

在单个碳原子中，两个电子围绕一个内壳运行，而四个电子可在一个外壳中形成化学键。当多个碳原子在二维石墨片中结合在一起时，这一特性就会发生变化。每个原子都与另外三个原子结合在一起，从而释放出高度流动的电子，这些电子可以占据一系列能带，促进电子传导。这些π电子在三维空间中绕碳原子运行，随后相互重叠。它们增强了相邻原子的键合亲和力，是石墨烯具有理想电子特性的原因。

狄拉克点出现在这些线性带的交汇处，形成线性色散谱，使三维空间中的自由电子有效质量为零。这些无质量的狄拉克费米子是石墨烯独特电子特性的基础，但可能需要额外的掺杂电子或空穴才能达到最高水平的导电性。

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Grolltex 是通过化学气相沉积 (CVD) 技术生产单层石墨烯和氢溴萘的领先制造商，可在高性能基底材料上生产埃级薄膜。我们开发了独特的制造技术，帮助将石墨烯从学术好奇心提升为具有出色电子特性的可工业化材料。

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