石墨烯的性质及其发展VIP免费

目录一、概述.....................................................................................2（一）基本概念与内涵.............................................................2（二）军事需求分析...............................................................10二、国内外研究概况、水平和发展趋势...............................22（一）国外研究现状及发展趋势...........................................22（二）国内研究发展情况.......................................................29（三）国内外对比分析...........................................................31三、项目研究总目标...............................................................32（一）本项目总体目标...........................................................32（二）关键科学问题...............................................................32四、重点研究课题和主要内容...............................................33（一）研究课题及主要内容...................................................33（二）经费预测.......................................................................46（三）风险分析.......................................................................47五、与相关计划的关系...........................................................50六、应用前景分析...................................................................51七、政策措施...........................................................................51八、项目论证组成员.............................................................52第2页共53页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共53页一、概述（一）基本概念与内涵石墨烯概念石墨烯是由单层sp2杂化碳原子组成的六方点阵蜂窝状二维结构，包含两个等价的子晶格A和B。它的单层厚度为0.35nm，C-C键长为0.142nm，其独特的稳定结构使之具有不同于其它材料的优良性能。石墨烯是一种零带隙半导体材料，超高的载流子迁移率，是商用Si材料迁移率的140倍，达到200000cm2/Vs，高于目前已知的任何半导体材料。在典型的100nm通道晶体管中，载流子在源和漏之间传输只需要0.1ps，因此可应用于超高频器件，为提供一种扩展HEMT频率到THz成为可能。在石墨烯上，整流栅电极可以相隔几纳米放置，这样沟道更短而且传输更快。导热性能优良，热导率是金刚石的3倍，达到5000W/mK；超大的比表面积，达到2630m2/g；此外，它非常坚硬，强度是钢的100多倍，达到130GPa。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。材料热导率(W/cmK)电子迁移率(cm2/Vs)饱和电子漂移速度(×107cm/s)Si1.512001.0InP0.684600SiC4.96002.0GaN1.515002.7Graphene5020000010有关专家认为，石墨烯很可能首先应用于高频领域，是超高功率元器件的潜质材料。石墨烯特殊的结构，使其具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质，引起了科学界巨大兴趣，掀起了一股研究的热潮。安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因其在石墨烯二维材料方面的原创性杰出工作被授予2010年诺贝尔物理学奖。第3页共53页第2页共53页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共53页石墨烯和主要半导体材料的迁移率尽管长期以来物理学界普遍认为严格的2D晶体在自由状态下不可能存在（热扰动使原子在第三个维度上的涨落大于晶格常量，2D晶体熔化），但是关于Graphene的理论工作一直在进行。早在1947年P.R.Wallace通过理论计算给出了Graphene的能带结构，并以此为基础构建石墨(graphite)，获得了关于晶格中电子动力学信息，预言了Graphene中相对论现象的存在。虽然当时人们并不相信二维晶体的存在，但是Wallace的工作对于石墨的研究起了引导性的作用。石墨(graphite)作为一种半金属性(semimetal)材料，在布里渊区边界能带发生交叠，使...