石墨烯——最終是硅的替代品嗎？

石墨烯——一種由單層碳原子組成的材料，排列在一個二維的蜂巢形狀的格子里——具有高超的光學、機械和電氣性能。在2003年被發現，它被發現具有極高的電子移動性（25萬cm2/vs），並且具有極高的導熱性（5000 w/m K），以及其他令人滿意的特性。石墨烯非常適合電子工業，因為它具有很高的導電性。但研究人員一直希望將其作為一種非傳統的晶體管材料，這一想法自發現以來一直未能得到科學界的注意。石墨烯不能用作晶體管材料的主要原因是它有一個零帶隙，使它成為導體而不是半導體。

要生產開關設備，就像晶體管一樣，需要一個帶隙。帶隙是半導體和導體之間的價與傳導帶之間的能量差。帶隙的存在使得電子從價電子到傳導帶的運動，反之亦然，因此這種材料可以在諸如晶體管等設備上開關電流。在石墨烯中，價和傳導帶相遇，類似於典型的金屬，如圖所示:

科學家們最近通過一些嘗試已經能夠產生100毫電子伏（meV）的帶寬，但這還不足以創造出電子設備。一個典型的半導體的帶隙大於0。5 eV。

位於韓國基礎科學研究所（IBS）的多維碳材料中心（CMCM）的一組研究人員已經開發出一種方法，將氫加入石墨烯，以改善其電子和半導體的行為。了解石墨烯與其他材料的化學反應將會增加它作為未來半導體材料的效用。

IBS的研究人員將氫結合在一起——一種預期的反應將會增加石墨烯的帶隙——通過使用一種已知的「鳥式反應」的方法。「這是基於溶解在氨中的鋰，通過C-H鍵的形成將氫引入石墨烯。

IBS的研究人員發現，氫化反應發生在單層石墨烯的高速率，而在多層石墨烯中緩慢地進行。但是，關於電子屬性的變化，最重要的發現是光學和電學性質的重大變化。考慮到氫化是一個簡單而簡單的過程，這對未來是一個好兆頭。

通過對單層石墨烯和幾層石墨烯的化學成分的深入了解，相信在電子、光電、光電、感測器、複合材料和其他領域，許多新的化學功能化石墨烯的應用是可能的。

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