石墨烯晶體管,石墨烯特性介紹，結(jié)構(gòu)，發(fā)展史
1．穩(wěn)定性
石墨烯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：石墨烯中碳原子均由共價鍵相連，共價鍵的鍵能是相對比較高的，相對于分子間作用力、氫鍵、金屬鍵等，共價鍵不易被破壞。由于石墨烯的結(jié)構(gòu)其實是一個大的離域π鍵，其C-C鍵的強(qiáng)度要高于金剛石的單鍵，我們也可以從熱力學(xué)的角度看到石墨的熔點為3850℃左右，金剛石的熔點僅為3550℃左右，不難發(fā)現(xiàn)，石墨比金剛石更加穩(wěn)定。
2．導(dǎo)電性
PPT5面心立方堆積（銅），六方堆積（鎂），體心立方堆積（鉀）
金屬的導(dǎo)電機(jī)理：金屬是金屬陽離子以密堆積的形式“浸沒”在電子的海洋里，金屬是通過自由電子的定向移動來導(dǎo)電的。但金屬鍵是不牢固的，例如金屬的延展性就是原子層發(fā)生平移的結(jié)果。所以，金屬常常會出現(xiàn)空穴或雜原子等晶體缺陷，破壞了金屬的規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)電子經(jīng)過這些缺陷時，就容易發(fā)生散射等現(xiàn)象，降低了電子定向移動的速度，影響了導(dǎo)電性。
石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子的性質(zhì)和相對論性的中微子非常相似。
石墨烯的導(dǎo)電機(jī)理：由于石墨烯所有原子均參與了離域，所以其整個片層上下兩側(cè)電子都可以自由移動。并且由于共價單鍵的穩(wěn)定性，石墨烯不會出現(xiàn)某位置碳原子的缺失或被雜原子替換，保證了大π鍵的完整性，電子在其中移動時不會受到晶體缺陷的干擾，得以高速傳導(dǎo)，因此石墨烯有著超強(qiáng)的導(dǎo)電性。
3. 透明性與不透明性
由于石墨烯是單薄片狀態(tài)的，光子雖然不能穿透碳原子核，但是，可以穿透碳原子核之間的廣大的空間，所以，石墨烯是一種透明的物質(zhì)，當(dāng)幾個石墨烯分子層疊加在一起時，由于碳原子核排列有序（就像檢閱場上的方隊那樣），光很容易穿透方隊中的間隙呈現(xiàn)透明狀態(tài)。
盡管只有單層原子厚度，但石墨烯有相當(dāng)?shù)牟煌该鞫龋嚎梢晕沾蠹s2.3%的可見光。而這也是石墨烯中載荷子相對論性的體現(xiàn)。
4.機(jī)械特性
石墨烯之所以硬，是因為碳原子或的繞核電子只是在碳原子核的徑方向面上存在著和運動著，碳原子核兩極的軸方向上是沒有繞核電子的，就是說，石墨烯表面上立的或排列的都是原子核，如果外部物質(zhì)與它撞擊，撞擊的不是繞核電子而是直接撞擊在原子核上，所以，石墨烯表面顯示的非常硬。
IBM的研究人員展示了一種由石墨烯材料制作而成的場效應(yīng)晶體管（FET），其截止頻率可達(dá)100吉赫茲（GHz），這是迄今為止運行速度最快的射頻石墨烯晶體管。這一成就是美國國防部高級研究計劃局“碳電子射頻應(yīng)用項目”取得的重大進(jìn)展，為研發(fā)下一代通信設(shè)備鋪平了道路。
