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石墨烯的電子性質和能帶結構

Release time:2018-10-17Author:Source:Zhengzhou Advanced Material Tech. Ltd.Click:1177

  石墨烯***令人驚奇的是其非常特殊的電子(電學)性質。和其他絕大多數二維材料不同,它是一個零帶隙半導體,該性質取決于其特殊的能帶結構。理想石墨烯的能帶結構是完全對稱的錐形價帶(valence band)和導帶(conduction band)對稱的的分布在費米能級(Fermi level)上下,導帶和價帶的交叉點即為狄拉克點(Dirac point)。

  和普通金屬或半導體不同,石墨烯中電子不遵循薛定諤方程,而是遵循狄拉克方程。這是因為:①每一個C—C鍵都有一個成鍵軌道和反鍵軌道,且以C—C鍵為平面完全對稱;②整個石墨烯分子結構中的每個π鍵相互共軛形成了巨大的共軛大π鍵,電子或空穴在如此巨大的共軛體系中可以以很高的電子費米速率(vF≈106m?s-1)移動,表現出零質量行為,從根本上說,石墨烯中許多電子行為類似于二維電子氣,質量只有自由電子的1/10。


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