石墨烯研究进展.pdf

文档介绍：石墨烯研究进展
马圣乾 裴立振 康英杰
自 2004 年安德烈·K·海姆(Andre Geim)教授 开始碎裂前，它们每 层石墨烯在实验中被制备出来，这归结于石
保持了结构稳定。美国哥伦比亚大学的一支物理学 墨烯在纳米级别上的微观扭曲。石墨烯是由碳原子
研究小组经过大量的试验，发现石墨烯是现在世界 按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，结构非常稳
上已知的最为牢固的材料，并对石墨烯的机械特性 定。迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子
进行了全面的研究。他们选取 10 ~ 20 微米的石墨烯 缺失的情况，即六边形晶格中的碳原子全都没有丢
微粒作为研究对象。试验发现，在石墨烯样品微粒 失或发生移位。各个碳原子间的连接非常柔韧，当
· 44 · 现代物理知识施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形。因此， 带，薄片也随之一分为二。不断重复这一过程，就
碳原子就不需要重新排列来适应外力，也就保持了 可以得到越来越薄的石墨薄片。研究者惊讶地发现，
结构的稳定。 部分样品竟然仅仅由一层碳原子构成，也就是说，
电学性质 稳定的晶格结构使碳原子具有优秀 他的团队成功得到了单层的石墨烯。此方法能够制
的导电性，石墨烯中电子是没有质量的，而且是以恒 备但不能大量制备，有时看似是巧合，但也是一种
定的速率移动，石墨烯还表现出了异常的整数量子霍 制备石墨烯的重要方法，尤其是刚开始的海姆等就
尔行为。其霍尔电导等于 2e2/h，6e2/h，10e2/h，…， 是用这种方法获得的石墨烯，况且也有很多科学家
为量子电导的奇数倍，且可以在室温下观测到。这 在采用。
个行为已被科学家解释为电子在石墨烯里有效质量 取向附生法 取向附生法是利用生长基质（碳
为零，这和光子的行为极为相似；不管石墨烯中的 化硅）的原子结构“种”出石墨烯，但这种方法生
电子带有多大的能量，电子的运动速率都约是光子 产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯