研究背景

石墨烯(Graphene)是由碳的单原子层构成新的蜜蜂窝式的二维纳米结构材料。2004年,英国Manchester大学的A.K.Geim小组率先用胶带以机械剥离方法制得了单原子层厚的石墨烯,及其电场可控载流子性能。发现者A. K. Geim和K. Novoselov获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯具有优异电学性能,其室温载流子迁移率可高达105cm2/Vs,是Si电子迁移率的100倍和空穴迁移率的300倍,其载流子浓度从0-1013/cm2高度可调,承载电流的本领超过108 A/cm2,是铜的上千倍。饱和漂移速度可达108 cm/s(Si的67倍);石墨烯的热导率可达5000 W/m∙K,是室温下纯金刚石的3倍;石墨烯从紫外可见光到近红外光很宽波长范围均具有优异的97%透光性。石墨烯的力学强度可达130 GPa;大的比表面积2600 m2/g、宽的电化学窗口。更重要的是二维结构与传统的微加工工艺兼容,预期在将来的高速纳米电子、光电子器件、能量转化器件、功能复合材料的填充组分、生物化学传感器等方面得到应用。