石墨烯的电学性质的研究
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【keywords】graphenemicrostructureelectron mobilitysupercapacitor
石墨烯的电学性能
1．引言
2010年，诺贝尔物理学奖授予了两位物理学家Geim和Novoselov，两位科学家的贡献在于他们成功制备出了石墨烯材料。最早石墨烯的分离是Novoselov和Geim在2004年实验室[1]取得的，他们用透明胶带对石墨进行多次物理剥离，从众多薄片中找到了理论厚度只有0.335 的石墨烯薄层，由于其具有一系列的优异性能，成为了继富勒烯和碳纳米管之后又一个丰碑式的电子材料。近几年来，在有关石墨烯材料的合成生产、理论性质及应用研究等方面都做了大量研究。在这里，笔者着重以石墨烯电学性能为研究中心，结合已报道的研究成果，进行了系统的归类分析，明确了石墨烯电学性质的来源本质，并结合性质综述了石墨烯在电学领域中的应用状况，对研究工作能起到一定的引导作用。
The paper focuses on electrical properties of graphene as well as recording applications. Here we elaboratespecific electrical propertiesandquantum effectsof graphene,including the novel characteristics and mechanism exhibitedin thegraphene electron transport process (extraordinarily high carrier mobility led byKlein tunneling).By reviewing of current graphene research in electrical applicationssubsequently, especially with the economic and efficient energy-related equipment, such as super capacitors, lithium-ion secondary batteries, solar cells,we discuss the latest achievements and technological improvements, and give a objective analysis tห้องสมุดไป่ตู้ the feasibility ofvariousgrapheneapplications.
石墨烯是目前已知导电性能最出色的材料。电子在石墨烯片层内的传输过程中[2]，受到的阻力和干扰很小，利用其传输的平面半导体操作技术[3]，石墨烯的迁移率可达2×105 [4]，约为硅中电子迁移率的100倍；石墨烯还表现出了异常的量子Hall效应[5]；Klein隧穿效应：在室温下，载流子在石墨烯中的传输显示出了微米尺度内弹道式的一流隧穿特性；同时石墨烯还是一种禁带宽度几乎为零的半金属/半导体材料，具有半金属特性；通过改变栅极电压的方法可以改变石墨烯的载流子类型：电子/空穴；石墨烯是纳米电路的理想材料，其电阻率为10-6 ，比铜或银更低，是目前已知材料中室温下具有最低电阻的材料；对任何气体完全不渗透,具有很高的密封性能，可以维持很高的电流密度（比铜高一百万倍）。之所以有如此奇迹般的性能，取决于石墨烯结构上的特异性。为此，我们对其结构进行了分析。
【关键词】石墨烯微观结构电子迁移率 超级电容器 电池电极材料
Grapheme electricity properties
Abstract
Recent years have witnessed many breakthroughs in research on graphene from films of properties,production and applications. This one-atom-thick fabric of carbon uniquely behaves more excellent performances than many other traditional materials, all of which make it highly attractive for numerous applications,particularly in electronic devices. Graphene is a semi-metal, the versatility of graphene-based devices goes beyond conventional transistor circuits and includes flexible and transparent electronics, optoelectronics, sensors, electromechanical systems and energy technologies. Many challenges remain before this relatively new material becomes commercially viable,
山西师范大学本科毕业论文
石墨烯的电学研究
——电学性质机理及其电学应用
石墨烯的电学性质
内容摘要
近几年来，有关以石墨烯为主的纳米材料的性质、合成和应用的研究，有了很大的突破。这种单原子浓密的组织层，所具有的物理性能超越了传统材料，这些良好性能使得石墨烯在广阔的应用方面具有很高的价值。尤其是电学产品中，得到新型发展。高纯的石墨烯是一种半导体，以石墨烯为主的电学装置具有的功能超越了传统的晶体管电路的，包含电力系统、能源技术、微型透明的电子设备及传感器等方面。但要使该新型材料具有商业用途，仍存在着许多挑战。
为此，此综述以石墨烯的电学性质及其电学应用为焦点。首先从石墨烯的特殊微观结构入手，论述了石墨烯特有的量子效应及电学物理性质，包括石墨烯电子传输过程中表现出的新颖特点及机制（如：电子Klein隧穿效应引发的长程无散射传播）。并结合其结构性质，回顾了目前的石墨烯在电学应用研究，特别是，与经济和高效能源相关设备的应用，如超级电容器、锂离子二次电池、太阳能电池等方面取得的最新成就及技术改进，并对其多种石墨烯的应用前景的可行性做了客观分析。
石墨烯的电学性能
1．引言
2010年，诺贝尔物理学奖授予了两位物理学家Geim和Novoselov，两位科学家的贡献在于他们成功制备出了石墨烯材料。最早石墨烯的分离是Novoselov和Geim在2004年实验室[1]取得的，他们用透明胶带对石墨进行多次物理剥离，从众多薄片中找到了理论厚度只有0.335 的石墨烯薄层，由于其具有一系列的优异性能，成为了继富勒烯和碳纳米管之后又一个丰碑式的电子材料。近几年来，在有关石墨烯材料的合成生产、理论性质及应用研究等方面都做了大量研究。在这里，笔者着重以石墨烯电学性能为研究中心，结合已报道的研究成果，进行了系统的归类分析，明确了石墨烯电学性质的来源本质，并结合性质综述了石墨烯在电学领域中的应用状况，对研究工作能起到一定的引导作用。
The paper focuses on electrical properties of graphene as well as recording applications. Here we elaboratespecific electrical propertiesandquantum effectsof graphene,including the novel characteristics and mechanism exhibitedin thegraphene electron transport process (extraordinarily high carrier mobility led byKlein tunneling).By reviewing of current graphene research in electrical applicationssubsequently, especially with the economic and efficient energy-related equipment, such as super capacitors, lithium-ion secondary batteries, solar cells,we discuss the latest achievements and technological improvements, and give a objective analysis tห้องสมุดไป่ตู้ the feasibility ofvariousgrapheneapplications.
石墨烯是目前已知导电性能最出色的材料。电子在石墨烯片层内的传输过程中[2]，受到的阻力和干扰很小，利用其传输的平面半导体操作技术[3]，石墨烯的迁移率可达2×105 [4]，约为硅中电子迁移率的100倍；石墨烯还表现出了异常的量子Hall效应[5]；Klein隧穿效应：在室温下，载流子在石墨烯中的传输显示出了微米尺度内弹道式的一流隧穿特性；同时石墨烯还是一种禁带宽度几乎为零的半金属/半导体材料，具有半金属特性；通过改变栅极电压的方法可以改变石墨烯的载流子类型：电子/空穴；石墨烯是纳米电路的理想材料，其电阻率为10-6 ，比铜或银更低，是目前已知材料中室温下具有最低电阻的材料；对任何气体完全不渗透,具有很高的密封性能，可以维持很高的电流密度（比铜高一百万倍）。之所以有如此奇迹般的性能，取决于石墨烯结构上的特异性。为此，我们对其结构进行了分析。
【关键词】石墨烯微观结构电子迁移率 超级电容器 电池电极材料
Grapheme electricity properties
Abstract
Recent years have witnessed many breakthroughs in research on graphene from films of properties,production and applications. This one-atom-thick fabric of carbon uniquely behaves more excellent performances than many other traditional materials, all of which make it highly attractive for numerous applications,particularly in electronic devices. Graphene is a semi-metal, the versatility of graphene-based devices goes beyond conventional transistor circuits and includes flexible and transparent electronics, optoelectronics, sensors, electromechanical systems and energy technologies. Many challenges remain before this relatively new material becomes commercially viable,
山西师范大学本科毕业论文
石墨烯的电学研究
——电学性质机理及其电学应用
石墨烯的电学性质
内容摘要
近几年来，有关以石墨烯为主的纳米材料的性质、合成和应用的研究，有了很大的突破。这种单原子浓密的组织层，所具有的物理性能超越了传统材料，这些良好性能使得石墨烯在广阔的应用方面具有很高的价值。尤其是电学产品中，得到新型发展。高纯的石墨烯是一种半导体，以石墨烯为主的电学装置具有的功能超越了传统的晶体管电路的，包含电力系统、能源技术、微型透明的电子设备及传感器等方面。但要使该新型材料具有商业用途，仍存在着许多挑战。
为此，此综述以石墨烯的电学性质及其电学应用为焦点。首先从石墨烯的特殊微观结构入手，论述了石墨烯特有的量子效应及电学物理性质，包括石墨烯电子传输过程中表现出的新颖特点及机制（如：电子Klein隧穿效应引发的长程无散射传播）。并结合其结构性质，回顾了目前的石墨烯在电学应用研究，特别是，与经济和高效能源相关设备的应用，如超级电容器、锂离子二次电池、太阳能电池等方面取得的最新成就及技术改进，并对其多种石墨烯的应用前景的可行性做了客观分析。