A1-8D-2.54C

   如圖2.92所示,石墨烯電子結(jié)構(gòu)非常奇特。其根源在于:石墨烯的

單元結(jié)構(gòu)中含有兩個碳原子,使成鍵冗能帶(價帶頂端)和反鍵冗・(導(dǎo)帶底端)能帶在費米能級處不可分辨,即在Brillouin區(qū)域的Κ點處,這兩個能帶匯合,能量上相等。另外,石墨烯中碳與碳原子之間較近的距離導(dǎo)致了顯著的原子間重疊,因此石墨烯能帶在能量空間的展寬非常大,費米能級處電子速率也因而極高(vF≈106Wθ。實際上,石墨烯的費米能級可以在±1eV范圍內(nèi)分散,其電子和空穴的有效質(zhì)量趨近于零,態(tài)密度與能量成正比。

    基于非常獨特的電子結(jié)構(gòu),石墨烯表現(xiàn)出很多有趣的電子特性,如量子霍爾效應(yīng)lquanmm Hall尸09711,以及相對狄拉克費米子輸運特性卩勾。石墨烯的載流子遷移率對環(huán)境的依賴性很強(qiáng),在si/So2襯底上的石墨烯載流子遷移率可達(dá)10000cm2/(VΘ。在這樣的器件中,通常存在于Ⅳso2表面的帶電雜質(zhì)(密度約1012cmˉ2)似乎對載流子起散射作用。在Dirac點處,由于載流子濃度較低不能很好地屏蔽外界影響,被俘電荷對載流子的散射作用尤其顯著。近期報道指出,在液氦溫度下,自由懸浮的石墨烯薄層的電子遷移率達(dá)到2O0OO0c′/(V・Θ,表明在微米尺度下石墨烯中電子幾乎以球狀輸運模式輸運l’3’7zIl。目前,石墨烯作為電子材料的應(yīng)用,如場效應(yīng)晶體管、諧振腔卩剔、有機(jī)太陽能電量子點田叫、透明陽極田1]等,正在研究中。2010年,瑞典皇家科學(xué)院將諾貝爾物理學(xué)獎授予英國曼徹斯特大學(xué)的兩位教授A,K,Ge汕和K.S.N四osdov,以表彰他們對石墨烯的研究。