李慧慧+林沐璇+李露+朱丽萍+温少楷+姚晓庆

摘 要：自2004年被发现以来，石墨烯备受关注。石墨烯仅有一个碳原子般大小，却有着奇特的电学、光学和力学性能，例如高的载流子迁移率、良好的透光性、机械性能，等等。这些优异的特性使得石墨烯可用于制作各种电子器件，有着很大的应用前景，有可能代替硅，作为制作下一代半导体器件的主要材料。主要从石墨烯的特性，以及在光电探测器、超级电容器、触摸屏等几个方面的应用进行综述。

关键词：石墨烯；电子器件；石墨薄片；狄拉克点

中图分类号：O613；TN6 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.008

1 石墨烯的结构和特性

石墨烯指的是单层的石墨薄片，其厚度仅有一个碳原子大小（0.34 nm），约为头发丝的二十万分之一。石墨烯片层中每个碳原子以sp2杂化的方式与周围碳原子形成正六边形碳环结构，每个原胞中有两个不等价的碳原子A和B，如图1所示。A-B键为sp2杂化形成的碳碳键，键长为0.142 nm，在平面内，称之为σ键。此外，在平面外方向，PZ原子的轨道相互交叠，形成离域的大π键。π电子可以移动，使得石墨烯具有导电性。σ键的键能很大，不容易断裂，使得石墨烯具有很强的韧性。A，B原子不等价，不同的堆叠方式，使石墨烯具有了不同的电子特性。

石墨烯的能带结构中价带和导带成圆锥形，重合于狄拉克点，因而石墨烯是没有带隙的，如图2所示，不需脉冲激发，价带顶部的电子就会跃迁到导带底部。石墨烯中的电子在传输过程中显示半整数的量子霍尔效应和相对论粒子特性，利用这一特性可以人为地控制石墨烯带隙大小。……