石墨烯的电学特性研究基地有什么?

石墨烯新材料 2020-05-21 12 0

石墨烯电学特性


      石墨烯的电学特性

      石墨烯的每个晶格内有三个σ键,所有碳原子的p轨道均与sp²杂化平面垂直,且以肩并肩的方式形成一个离域π键,其贯穿整个石墨烯。π电子在平面内可以自由移动使石墨烯具有良好的导电性石墨烯独特的结构使其具有室温半整数量子霍尔效应,双极性电场效应,超导电性,高载流子率等优异的电学性质,其载流子率在室温下可达到 1.5×10-1.S6m/s,是光速的1/300)越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,成为空穴。导带中的电子和价带中的空穴合称为电子-空穴对,则电子,空穴能自由移动成为自由载流子。它们在外电场作用下产生定向运动形成宏观电流,分别成为电子导电和空穴导电。

      石墨烯的每一单位晶格有2 个碳原子导致其在每个布里渊区有两个等价锥形相交点(K和K′)点,再相交点附近其能量于波矢量成线性关系。因此,使得石墨烯中的电子和空穴的有效质量均为零,所有电子,空穴被称为狄拉克费米子。相交点为狄拉克点,在其附近能量为零,古石墨烯的带隙(禁带)为零。石墨烯独特的载流子特性和无质量的狄拉克费米子属性使其能够在室温下观测到霍尔效应和异常的半整数量子霍尔效应(当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面会出现电势差)。表明了其独特的载流子特性和优良的电学性质。

      石墨烯的室温载流子迁移率实测值达15000cm²/V·s(电子密度100e4h-5Ω1+0.5π²≈1-eεhc=0α0137,e是光子的电荷、C为光速αα8~104 cm²/Vs)使其在场效应晶体管领域具有十分广阔的前景。不过由于石墨烯是零带隙结构,无法实现器件的关态,因而开关比很低,这在一定程度上阻碍了石墨烯的应用

      目前世界领先的石墨烯研究基地有什么?

      ?超高规格设施

      这座7,825平方米的五层建筑采用开创性的技术设计,将超高规格的设施融入其中,打造出世界领先的研究中心。

      ?石墨烯研究的专用空间

      NGI拥有1500平方米的100级和1000级洁净室,这是世界上最大的石墨烯研究学术空间。

      ?高质量的现代设备

      该研究所还拥有价值1100万英镑的设备,使学者和行业合作伙伴能够进行开创性的研究。 

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