单层石墨烯

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 单层石墨烯为单一碳原子层所组成的二维平面蜂巢状石墨，各碳原子之间的sp2共价键造就成世上最薄却最坚硬的材料(断裂强度约为钢的200倍)，它几乎是完全透明的，只吸收2.3 %的光;热传导系数高达5300 W/m.K，高于碳纳米管和金刚石;电阻率只约0.96×10-6 Ω.cm，低于铜和银，为目前世上电阻率最小的材料;石墨烯具有相当大的比表面积(2630 m2/g)。石墨烯的崭新特性，是在没有任何掺杂的情况下，费米能级位于导带与价带间连接的点，在这个点上的电子有效质量等于零，载子表现为零质量之迪拉克费米子，具有极优异的载子传导特性，可承载108A/cm2的电流密度，以及高达200,000 cm2/V.s的载子迁移率(高于碳纳米管和硅晶体)，速度是光速的1/300;在没有载子传输的情况下，石墨烯仍有一个最小的导电率σ=e2/h，石墨烯的电阻值会随着外加垂值电场的变化而改变，称为双极场效应;不遵守量子力学中的波恩-奥本海姆近似,并且能够在常温下观察到的量子霍尔效应。它的室温霍尔效应使原有的温度范围扩大了10倍，显示了独特的载流子特性和优异的电学质量。石墨烯独特的电子结构还为粒子物理中不易观察到的相对论量子电动力学效应的验证提供了更为方便的手段。