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淺談石墨烯(3)

2012-3-26 13:04:10   南方財(cái)富網(wǎng)   m.hnnqr.com
    

  

    石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,迄今為止,研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌,當(dāng)施加外部機(jī)械力時(shí),碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力,也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。石墨烯中的電子在軌道中移動(dòng)時(shí),不會(huì)因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強(qiáng),在常溫下,即使周圍碳原子發(fā)生擠撞,石墨烯中電子受到的干擾也非常小。  

    石墨烯最大的特性是其中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度。這使得石墨烯中的電子,或更準(zhǔn)確地,應(yīng)稱為“載荷子”(electric charge carrier),的性質(zhì)和相對(duì)論性的中微子非常相似! ∈┯邢喈(dāng)?shù)牟煌该鞫龋嚎梢晕沾蠹s2.3%的可見光。而這也是石墨烯中載荷子相對(duì)論性的體現(xiàn)。


應(yīng)用前景

在納電子器件方面的應(yīng)用
  

    2005年,Geim研究組[3 J與Kim研究組H 發(fā)現(xiàn),室溫下石墨烯具有l(wèi)0倍于商用硅片的高載流子遷移率(約10 am /V·s),并且受溫度和摻雜效應(yīng)的影響很小,表現(xiàn)出室溫亞微米尺度的彈道傳輸特性(300 K下可達(dá)0.3 m),這是石墨烯作為納電子器件最突出的優(yōu)勢(shì),使電子工程領(lǐng)域極具吸引力的室溫彈道場(chǎng)效應(yīng)管成為可能。較大的費(fèi)米速度和低接觸電阻則有助于進(jìn)一步減小器件開關(guān)時(shí)間,超高頻率的操作響應(yīng)特性是石墨烯基電子器件的另一顯著優(yōu)勢(shì)。此外,石墨烯減小到納米尺度甚至單個(gè)苯環(huán)同樣保持很好的穩(wěn)定性和電學(xué)性能,使探索單電子器件成為可能。
代替硅生產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)
  

    科學(xué)家發(fā)現(xiàn),石墨烯還是目前已知導(dǎo)電性能最出色的材料。石墨烯的這種特性尤其適合于高頻電路。高頻電路是現(xiàn)代電子工業(yè)的領(lǐng)頭羊,一些電子設(shè)備,例如手機(jī),由于工程師們正在設(shè)法將越來越多的信息填充在信號(hào)中,它們被要求使用越來越高的頻率,然而手機(jī)的工作頻率越高,熱量也越高,于是,高頻的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出現(xiàn),高頻提升的發(fā)展前景似乎變得無限廣闊了。這使它在微電子領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品,能用來生產(chǎn)未來的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

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