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石墨烯的导电特性综述
作者：梁少林来源：《中国科技博览》2013年第09期
摘要石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。近年来随着对其研究的不断深入，石墨烯材料以其奇异的特性及诱人的应用前景得到了广泛关注，并取得了巨大进步。本文综合概述了石墨烯的结构，导电性质及其制备方法，简单介绍它的应用领域。
关键词石墨烯；单原子；导电性；应用。
中图分类号：TM242文献标识码：A文章编号：1009914X（2013）09005101
0引言
元素周期表中的第六号元素碳是最令人感兴趣的元素之一，它有许多同素异形体，如：远古时期人们就已熟知的金刚石和石墨，以及近些年相继发现的富勒烯和碳纳米管。作为材料方面的新兴之秀，碳材料一直是世界各国研究人员的关注焦点。从富勒烯，碳纳米管，石墨，到金石，这些不同维度上的碳材料构成了完美的碳材料家族体系。但是直到2004年，英国曼彻斯特大学研究小组才首次获得了真正意义上的二维形式的碳石墨烯片，并立即在科学界引发研究热潮。
作为一种新型的纳米材料，石墨烯具有独特的二维平面结构，由碳原子的2S与2Px、2Py轨道形成SP2杂化，杂化过程中，每个碳原子与最邻近的三个原子形成处于同一平面内相互夹角为120°的三个σ共价键，这种极强的CC间相互作用使得石墨烯片具有优异的力学性能。剩下的2Pz轨道电子形成垂直于该平面的π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。石墨烯载流子的浓度可高达，迁移率μ可以超过。当石墨烯进行高浓度掺杂时，掺杂浓度越高迁移率越高。
1石墨烯的结构
石墨烯是由碳原子六角结构（蜂窝状）紧密排列的二维单层石墨层（见图1）。同时，石墨烯还可以包成0维富勒烯，卷成1维碳纳米管，叠成3维石墨，它是众多碳质材料的基元，如果对石墨烯有更深入的了解，就有可能依照人们的意愿定向制备某种需要的碳质材料。在此有一点需要说明，石墨烯层并不是完全平整的，它具有物质微观状态下固有的粗糙性，表面会出现起伏如波浪一般。
石墨烯为复式六角晶格，每个元胞中有两个碳原子，每个原子与最近邻的三个原子问形成三个a键。由于每个碳原子有四个价电子，所以每个碳原子又会贡献出一个剩余的P电子，它
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垂直于石墨烯平面，与周围原子形成未成键的耳电子。这些7c电子在晶体中自由移动赋予了石墨烯良好的导电性。由简单的紧束缚模型可以计算得到；丌和丌能带在K点交于一点，该点附近E一是呈r