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1、第32卷第3期南京工业大学学报(自然科学版)Vol.32No.32010年5月JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(NaturalScienceEdition)May2010doi:10.3969/j.issn.1671-7627.2010.03.021二维碳材料———石墨烯研究进展顾正彬,季根华,卢明辉(南京大学材料科学与工程系固体微结构物理国家重点实验室,江苏南京210093)摘要:石墨烯被喻为材料科学与凝聚态物理领域正在升起的“新星”,它所具有的许多新颖而独特的性质与潜在的应用正吸引了诸多科技工作者.介绍了近年石墨
2、烯在制备、性能等方面的一些研究情况,就其应用前景也作了简要介绍.关键词:碳;石墨烯;器件中图分类号:O611162文献标志码:A文章编号:1671-7627(2010)03-0105-06Researchprogressof22Dcarbonmaterial:grapheneGUZheng2bin,JIGen2hua,LUMing2Hui(NationalLaboratoryofSolidStateMicrostructures,DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,NanjingUniversity,Nanji
3、ng210093,China)Abstract:Thegraphenewasconsideredasa“risingstar”inthefieldofmaterialsscienceandcondensed2matterphysics.Ithadattractedanintensiveattentionbecauseofitsuniquepropertiesandpotentialtech2nicalapplications.Thepreparationmethodsofthegrapheneanditspropertiesweresummarized.The
4、ap2plicationsofthegraphenewereintroduced.Keywords:carbon;graphene;devices碳元素(C)可以说是自然界最为神奇的元素.被翻译为单原子层石墨晶体(或单层石墨).实际上,首先碳是构成地球上生命体不可或缺的元素,所有Graphene正是构成碳纳米管、富勒烯,以至石墨块材[4]的生物体都含有大量的碳元素;其次,碳元素可以构等的基本单元(BasicBuildingBlock),如图1所示.成许多性质奇特的材料,例如,它不仅可以构成已知现在,由碳原子所构成的具有几个原子层(通常小于最为坚硬的物质(金刚石
5、),也能够形成如石墨这种10层)的晶体也都可称为Graphene.较软的材料,而完全由碳元素所构成的炭/炭复合材石墨烯的迷人之处不仅在于它神奇的二维结[5-8]料,是一种可以在2000℃以上使用,甚至可以承受构,还在于它所拥有的独特的物理性质.自从石高于3000℃的温度而仍保留很高强度的材料,是目墨烯被发现以来,引起了大量科学工作者的关注,他[1]前在惰性气氛中高温力学性能最好的材料.们投入大量的热情去挖掘这种新奇材料的特性,至在纳米世界,碳元素的表现也同样令人们吃惊,今,已发现石墨烯在电、光和磁等方面都具有的许多[9-11]除了已知的神奇碳纳米管(Carbo
6、nNanotube)、富勒烯奇特的性质,如室温量子霍尔效应、铁磁[2-3][12-13][14][15](Fullerene)外,2004年,Novoselov等制备了由碳性、超导性和巨磁阻效应等.本文总结原子构成的另一类纳米材料:石墨烯(Graphene),也了近几年,尤其是近两年许多科学工作者在此领域收稿日期:2009-03-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(10674057)作者简介:顾正彬(1973—),男,山东即墨人,副教授,主要研究方向为宽带隙半导体,E2mail:zbgu@nju.edu.cn.106南京工业大学学报(自然科学版)第32卷是
7、不稳定的,也就不可能在自然界中存在,Mermin2Wanger理论也声称不可能存在长程有序的二维晶[3]体,如果在一般自由状态下,石墨烯片会卷曲成为富勒烯、碳纳米管或堆叠成为体块石墨,如图1所示.实际上薄膜熔点将随其厚度的减小而急剧降低,当薄膜只有几十个原子层厚时,将变得极不稳定,发生分解或聚集在一起.因此,长期以来通常认为单原子层只能外延在晶格匹配的单晶衬底之上.图1构成碳纳米管、富勒烯和石墨体材料的基本单2004年,英国Manchester大学Geim教授所领元———石墨烯[4]导的研究小组利用一种极为简单的方法———机械剥Fig.1Motherofall
8、graphiticforms:grap
