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石墨烯是由單層sp2 雜化碳原子組成的六方點陣蜂窩狀二維結構，包含兩個等價的子晶格A和B。它的單層厚度為0.35 nm，CC 鍵長為0.142 nm，其獨特的穩(wěn)定結構使之具有不同于其它材料的優(yōu)良性能。石墨烯是一種零帶隙半導體材料，超高的載流子遷移率，是商用Si材料遷移率的140倍，達到200000cm2/V s，高于目前已知的任何半導體材料。在典型的100nm通道晶體管中，載流子在源和漏之間傳輸只需要0.1ps，因此可應用于超高頻器件，為提供一種擴展HEMT頻率到THz成為可能。在石墨烯上，整流柵電極可以相隔幾納米放置，這樣溝道更短而且傳輸更快。導熱性能優(yōu)良，熱導率是金剛石的3倍，達到5000 W/m K；超大的比表面積，達到2630m2/g；此外，它非常堅硬，強度是鋼的100多倍，達到130 GPa。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產未來的超級計算機。有關專家認為，石墨烯很可能首先應用于高頻領域，是超高功率元器件的潛質材料。石墨烯特殊的結構，使其具有完美的量子隧道效應、半整數(shù)的量子霍爾效應、從不消失的電導率等一系列性質，引起了科學界巨大興趣，掀起了一股研究的熱潮。安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫因其在石墨烯二維材料方面的原創(chuàng)性杰出工作被授予2010年諾貝爾物理學獎。
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