童乾峰,刘清海,彭文联,代晓东

(军事科学院 防化研究院,北京 102205)

石墨烯是一种由碳原子组成的具有六角形晶格的2维材料,其碳原子p轨道垂直于sp2杂化轨道所在的平面,形成离域π键,π电子在平面内可自由移动。早在1940年,就有分析表明单层石墨具有优异的电学性能,但由于热涨落,科学家认为严格的2维材料不可能稳定存在,因此石墨烯也被称作一种理论上的材料。直到2004年,Geim 等[1]用胶带粘揭法制备了独立存在的2维石墨烯晶体,观察到其具有的一系列优异性质,并凭借该发现获得了2010年的诺贝尔物理学奖,石墨烯这种新型的2维材料才得到了更广泛的关注。

石墨烯缺乏带隙,密度低,光吸收率仅为2.3%[2],电阻率极低,理论值仅为10-6Ω·cm[3],是目前电阻率最小的材料,室温下载流子迁移率达到1.5×104cm2·V-1·s-1[4];比表面积较大,单层石墨烯比表面积达2 630 m2·g-1[5-6],大于普通活性炭的比表面积(1 500 m2·g-1);化学稳定性高,熔点温度约为4 500 K[7],耐强酸强碱;室温本征热导率达2 000～3 000 W·m-1·K-1[8],理论值高达5 300 W·m-1·K-1,高于碳纳米管和金刚石,是迄今为止发现的热导率最高的材料。

石墨烯优异的光电特性使其在传感器、太阳能电池、柔性电加热元件、雷达吸波材料及光电干扰材料等领域具有潜在的应用价值和广阔的应用前景。本文着眼于石墨烯的光电特性,通过文献调研,介绍了石墨烯的制备表征方法及石墨烯光电特性应用技术的研究现状。

1 石墨烯制备及表征方法简述

继Geim 之后,大量研究者加入到研究石墨烯的科研热潮之中,极大地丰富了石墨烯的实验室制备方法,完善了对石墨烯的测试表征技术。……