文 献 综 述

1.前言

石墨烯（Graphene）是碳同素异形体的二维结构材料，被认为是平面多环芳香烃原子晶体。自从2004年发现以来，已在实验科学和理论科学上受到了极大的关注。在石墨烯中，碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格状，是只有单原子厚度的石墨层。石墨烯是其他同素异形体的基本结构，包括石墨、木炭、碳纳米管（Carbon nanotube，CNT）以及富勒烯^[1]。由于石墨烯具有优异的导电性，自2004年被英国曼彻斯特大学研究组发现后^[2]，不断有新的成果被报道。Fang课题组^[3]发现石墨烯和PMMA较大热膨胀系数差别是产生周期性褶皱原因，这些周期性褶皱会影响石墨烯的电学性质。美国伊利诺大学香槟分校的一项实验结果表明，石墨烯边缘的晶体取向会对其导电性能产生相当重要的影响

石墨烯的出现丰富了碳族材料家庭，也刷新了人们对于材料比表面积，材料电导率，材料载流性能以及材料硬度的认知。尽管从发现至今它的历史短暂但凭借已发现的优秀特质和丰富的物理特性将使石墨烯在低维纳米材料领域大放异彩。^[4]

完美石墨烯是由单层碳原子中一键依靠共价键键接组成正六边形的二维晶体，C#8212;C键长0.142nm^[5,6]。石墨烯是迄今为止发现的最薄的层状材料，是构成除金刚石以外其他碳质材料的基本结构^[6,7]。石墨烯厚度的定义在学界并没有统一的认识，利用不同的定义方式，石墨烯的厚度参考范围为0.06nm~0.34nm^[7,8]。石墨烯的另外一个结构特征是可以根据不同的边界矢量定义不同的手性特征^[9-14]。相关研究表明，石墨烯的力学性能及电学性能都与手性特征密切相关^[15,16] 因此石墨烯性能对手性的依赖成为了重要的研究内容。

2.石墨烯的性能

石墨烯具有独特的电子和物理特性，如室温量子霍尔效应和高电子迁移率。石墨烯具有高热导率、气体完全不渗透性、高透光性，拥有非常高的电流密度（铜的一百万倍），容易被化学功能化，是迄今为止具有最大硬度的材料。这一系列优秀而独特的性质，使石墨烯在微电子器件等领域有广阔的应用前景。下面就石墨烯各方面的优秀性质进行简单的介绍。