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石墨烯的电子效应

2020-11-26 12:35

  石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构,石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯,铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

  石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/(V·s),这一数值超过了硅材料的10倍,是已知载流子迁移率最高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下,石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm2/(V·s),与很多材料不一样,石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小,50~500K之间的任何温度下,单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm2/(V·s)左右。

  另外,石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到,而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应,石墨烯中的载流子遵循一种特殊的量子隧道效应,在碰到杂质时不会产生背散射,这是石墨烯局域超 强导电性以及很高的载流子迁移率的原因。石墨烯中的电子和光子均没有静止质量,他们的速度是和动能没有关系的常数。

  石墨烯是一种零距离半导体,因为它的传导和价带在狄拉克点相遇,在狄拉克点的六个位置动量空间的边缘布里渊区分为两组等效的三份,相比之下,传统半导体的主要点通常为Γ,动量为零。


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