石墨烯的最新研究

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1、石墨烯的最新研究科學家首次用碳納米管制造出石墨烯帶，應用于太陽能電池，計算機等工業(yè)電子產品的開發(fā)。美國兩組科學家用圓柱狀的碳納米管制造出幾十納米寬的石墨烯帶。石墨烯導電性好，纖薄，透明，堅硬，非常適用于顯示屏和太陽能電池板。帶狀石墨烯的用處更大，在10納米左右的寬度上，電子被迫縱向移動，使石墨烯可以像半導體一樣起作用。從半導體工業(yè)借鑒過來的刻蝕技術切開納米管，再將納米管粘附到一個聚合物薄膜上，接著使用經過電離的氬氣來刻蝕每個納米管的每個條帶，得到的石墨烯帶的寬度僅為10-20nm，具有導電性能，因此在電子工業(yè)將有廣泛的應用，他們用石墨烯已經制造出了基本的晶體管。

2、詹姆斯.賽研究小組用高猛算計和硫酸的混合物，沿著軸心打開納米管，他們得到的絲帶要寬一些，大約100-500nm。他們雖然不是半導體，單能用來制造太陽能電池板，可彎曲的觸摸顯示屏，情報的，導電的纖維，取代飛機和宇宙飛船上使用的笨重銅線麻省理工學院的研究人員發(fā)現(xiàn)，當光照在石墨烯上時，可以產生兩個具有不同電氣特性的區(qū)域，進而出現(xiàn)溫差，產生電流。石墨烯在激光照射加熱不一致時，攜帶電流的電子被加熱，而晶格中的碳原子核保持低溫。正是由于石墨烯內部的溫差，產生了電流。這種不同尋常的機制就稱為熱載流子效應。(所謂熱載流子就是具有高能量的載流子，即其動能高于平均熱運動能量。當載流

3、子從外界獲得了很大能量時，便可成為熱載流子。由于熱載流子所造成的一些影響，就稱為熱載流子效應。)石墨烯有可能在利用太陽能方面產生重大的突破。典型的光伏材料僅對特定頻率或顏色的光發(fā)生反應，而石墨烯對光發(fā)生反應的范圍非常寬。研究結果還表明，石墨烯能十分有效地收集太陽能。因此太陽能電池的最大突破有可能會來自于石墨烯石墨烯制備新型高效太陽能電池電子轉移途徑在剝離的石墨烯/鋅酞菁類混合體中的情形極高的電子遷移率使石墨烯具有理想的條件，電子穿過石墨烯時，大約有100倍的遷移率，這是對比硅而言，石墨烯還具有卓越的強度，而且事實上，它幾乎是透明的（2.3％的光可被吸收；97.7

4、％的光可被傳輸），這些都使它成為理想的候選材料，可用于光伏領域，超薄透明石墨烯膜就可替代金屬氧化物電極。因此，它可能是一種很前途的替代材料，可替代銦錫氧化物（ITO：indiumtinoxide），銦錫氧化物是目前標準的透明電極材料，石墨烯用作電極，可用于液晶顯示器，太陽能電池，iPad和智能手機使用的觸摸屏，以及有機發(fā)光二極管（OLED）顯示器，這種顯示器用于電視和計算機。最近的研究表明，摻雜是必要的，為的是利用石墨烯的全部潛力。這一挑戰(zhàn)對于研究人員而言，就是要找到適當的制造技術，制備高質量石墨烯片，使它具有高度的電荷遷移率（chargemobilities）

5、。德國和西班牙的一個研究小組最近發(fā)表了一篇論文，發(fā)表在《應用化學國際版》（AngewandteChemieInternationalEdition），題為《實現(xiàn)可調石墨烯/酞菁-PPV混合動力系統(tǒng)》（TowardsTunableGraphene/Phthalocyanine–PPVHybridSystems），他們提出了一種化學方法，制成非共價（non-covalently）功能性石墨烯，這種材料產生于可大量獲得的低價天然石墨。石墨烯被寄予厚望的應用實例之一是轉換效率非常高的新一代太陽能電池。展望其今后的應用領域，首先是透明導電膜領域，其次是中間電極等領域在一般

6、情況下要確保大范圍波長領域的透明性，載流子的密度越低越好。不過，由于導電率與載流子遷移率和載流子密度的乘積成比例，因此如果載流子遷移率不是很高，那么較小的載流子密度也就意味著導電率較小。其典型示例就是玻璃這種絕緣體。無論多透明，只要電流不能通過，就沒有任何意義。石墨烯幾乎是唯一一種能夠避免這種問題的材料。其原因在于石墨烯具有非常高的載流子遷移率。因此，即使載流子密度非常小，也能確保一定的導電率。這種材料是非常罕見的。一、太陽能電池材料的原理一種材料（或多種材料的復合結構）能成為太陽能電池的材料的重要條件：材料中有能到彎曲的P-N結或高低結，形成材料中的內建電場。

7、光在材料中激發(fā)的電子-空穴對就可以在內建電場的作用下向相反方向電極運動，從而形成光伏效應。二、石墨烯與太陽能利用有關性質研究進展回顧1、石墨烯電子能帶結構所帶來的性質石墨烯是零帶系半導體，其能帶結構在K空間成對頂的雙錐形，費米面在迪拉克點之上，石墨烯為n型，費米面在狄拉克點以下為p型。由于其能帶結構的特殊性，在狄拉克點處的電子態(tài)密度很低，對于費米面在狄拉克點附近的高質量石墨烯，通過簡單的摻雜或用柵壓調控，就可以使其費米面有很大幅度的移動，從而很容易用人工的方法制作出石墨烯的p-n結結構。而該結構是太陽能電池材料所必需的條件。2、石墨烯對紅外光的高透過性石墨烯對光

8、的透過率可達到97.7%