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石墨烯导电浆料厂家介绍石墨烯的电子性质和能带结构

石墨烯导电浆料厂家介绍石墨烯的电子性质和能带结构

发布日期:2018-10-23 作者: 点击:

石墨烯最令人惊奇的是其非常特殊的电子(电学)性质。和其他绝大多数二维材料不同,它是一个零带隙半导体,该性质取决于其特殊的能带结构。理想石墨烯的能带结构是完全对称的锥形价带(valence band)和导带(conduction band)对称的的分布在费米能级(Fermi level)上下,导带和价带的交叉点即为狄拉克点(Dirac point)。

石墨烯导电浆料 

和普通金属或半导体不同,石墨烯中电子不遵循薛定谔方程,而是遵循狄拉克方程。这是因为:①每一个C—C键都有一个成键轨道和反键轨道,且以C—C键为平面完全对称;②整个石墨烯分子结构中的每个π键相互共轭形成了巨大的共轭大π键,电子或空穴在如此巨大的共轭体系中可以以很高的电子费米速率(vF≈106m?s-1)移动,表现出零质量行为,从根本上说,石墨烯中许多电子行为类似于二维电子气,质量只有自由电子的1/10。

   西安石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300 W/m?K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V?s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6 Ω?cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 

  西安石墨烯作为一种新材质,受到了极大的关注。实际上,石墨烯是碳的一个种类,具有超高强度、轻薄和可延展的特性,将能够改变数码产品的外观、手感甚至使用形态。下面,我们就来详细了解一下石墨烯特性有哪些,到底有什么过人之处。

 

  1、力学性质——比钻石还要硬

 

  从铅笔石墨中提取的石墨烯,竟然比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍,这项科学发现刊登于近期的《科学》杂志,作者是两位哥伦比亚大学的研究生,来自中国的韦小丁和韩裔李琩钴。

 

  数据转换分析:在石墨烯样品微粒开始碎裂前,它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。

 

  据科学家们测算,这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的(厚度约100纳米)石墨烯,那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句话说,如果用石墨烯制成包装袋,那么它将能承受大约两吨重的物品。

 

  打个比方说单层石墨烯的强度,就像把大象的重量加到一支铅笔上,才能够用这支铅笔刺穿仅像保鲜膜一样厚度的单层石墨烯。

 

  2、出色的电学性质——电子运输

 

  碳原子有四个价电子,这样每个碳原子都贡献一个未成键的π电子,这些π电子与平面成垂直的方向可形成轨道,π电子可在晶体中自由移动,赋予石墨烯良好的导电性。载流子迁移约等于光速.

 

  此外,石墨烯是具有零带隙的能带结构。电阻率10-8Ω·m,比铜/银电阻率还要低





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关键词:石墨烯导电浆料

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