熱門材料石墨烯的特殊性質(zhì)

石墨烯具有許多優(yōu)異的性質(zhì)，據(jù)息是世界上zui薄的材料，zui堅(jiān)固的材料，理論比表面積高，具有良好的導(dǎo)電性能，以及室溫下高速的電子遷移率。同時(shí)，石墨烯*的電子結(jié)構(gòu)，使其具有*的量子隧道效應(yīng)、半整數(shù)的量子霍爾效應(yīng)、雙極電場(chǎng)效應(yīng)、從不消失的電導(dǎo)率等特殊性質(zhì)，引起了科學(xué)界巨大興趣，*正掀起一起一股石墨烯研究的熱潮。

石墨烯的電子結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)也非常*。石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)中價(jià)帶和導(dǎo)帶在費(fèi)米能級(jí)的六個(gè)頂點(diǎn)上相交，從這個(gè)意義上說(shuō)，石墨烯是一種沒(méi)有能隙的物質(zhì)，顯示金屬性。在單層石墨烯中，每個(gè)碳原子都貢獻(xiàn)出一個(gè)末成鍵的電子，這些電子可以在晶體中自由移動(dòng)，賦予石墨烯非常好的導(dǎo)電性。石墨烯中電子的典型傳導(dǎo)速率達(dá)到了光速1/300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在一般半導(dǎo)體的傳導(dǎo)速度。

在石墨烯中，觀測(cè)到的量子隧穿效應(yīng)與粒子穿越勢(shì)壘的幾率與勢(shì)壘的高度呈指數(shù)遞減關(guān)系不一樣。可以解釋為：摻雜在晶體內(nèi)部形成許多勢(shì)壘，高電勢(shì)下，電子遠(yuǎn)離勢(shì)壘，而空穴被吸引到勢(shì)壘內(nèi)部，外部電子和內(nèi)部空穴之間形成電荷藕合對(duì)稱，可以同一個(gè)自旋波動(dòng)函數(shù)來(lái)描述，從而zui終導(dǎo)致量子隧穿效應(yīng)的發(fā)生。