石墨烯的研究進展及展望

賈子龍

石墨烯的研究進展及展望

賈子龍

（陜西理工學院化學與環境科學學院，陜西 漢中 723001）

石墨烯是未來發展十分有潛力的一種新型二維蜂窩狀炭質穩定晶體材料，有極好的導電導熱性能，輕薄但強韌。近年來，石墨烯的制備方法層出不窮。本文綜述石墨烯的幾種主要制備方法，包括微機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法、化學氣相沉積法（CVD）以及電弧法、化學分散法、有機合成法、液相分散法等。分析了各方法的優缺點，并對石墨烯的發展趨勢及未來應用領域進行了展望。

石墨烯；制備方法；研究進展

近幾年來，作為目前發現的相對最輕、最薄、最強韌、導電導熱、透光性能極好的一種新型納米材料，石墨烯成為目前的研究熱點之一，其對未來的電子產業如超級計算機、晶體管、集成電路等有著深遠的影響。石墨烯的理論研究時間很長，2004年由英國曼徹斯特大學的Novoselow等［1］利用膠帶剝離高定向石墨的方法獲得，之后Geim和Novoselov在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，由此引發石墨烯的研究熱潮。

石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維蜂窩狀炭質穩定晶體結構，其電子遷移速率達15000 cm2?（V·s）-1［2］，熱導率高達5000 W·（m·K）-1［3］，晶體薄膜厚度僅有0.335nm，光透射率為97.7 %，理論比表面積高達2600 m·g-1［4］，有較好的力學性能（1060 GPa），楊氏模量為1.0 TPa［5］。特殊的二維結構使其具有反常量子霍爾效應［6-7］、雙極性電場效應［8］、室溫量子軌道效應［9］、無損載流子運輸［10］等獨特的電學性質，并具有高模量、高輕度等力學性質?！?br>