从石墨烯开关看电子在石墨烯中的奇异行为

与固态器件相比,真空电子器件的最大特点是电子在真空中的运动速率远大于在固体中的运动速率.然而,石墨烯的问世使这种现象发生了变化.现已发现,石墨烯中的电子不仅运动速率远高于传统半导体中的电子,而且存在各种奇特行为,使石墨烯的研究和应用备受关注.本文首先对普通晶体管材料和石墨烯中的电子行为进行比较,然后介绍石墨烯p-n结的特性和石墨烯逻辑开关的一些应用研究进展.     

基于石墨烯复合材料的散热结构温度场分布有限元分析

高导石墨烯复合材料具有优异的热物理性能,与铜等传统热管理材料相比,具有密度低、导热性能好的优势,是非常理想的电子封装材料。但由于其高成本、低强度的缺点,严重制约了这类材料的应用。本文以课题组制备的石墨烯高导热复合材料为基础,采用复合材料作为关键散热部件材料,既利用了复合材料的定向高导热特性又解决了成本高、力学强度差的问题,并且通过ANSYS软件进行温度场模拟,成功将热源表面温度降低11.5℃,证明了在特殊区域,采用新型高导热石墨烯复合材料代替传统材料的手段,可以改善整个结构导热性能。研究成果为新型热管理材料在相关领域的应用提供了技术支撑。     

石墨烯在超级电容器及电池领域应用进展

石墨烯因其高的比表面积、优异的导电性、高的电子迁移率和特殊的二维柔性结构,过去十余年在能源领域引发了极大的关注,电化学储能领域被认为是最有可能在短期内实现石墨烯规模应用的产业领域,特别是在超级电容器和电池领域。本文回顾了近年来石墨烯在超级电容器和电池中的应用,介绍了石墨烯导电剂和储能材料在超级电容器中的应用,以及石墨烯在锂电池电极材料和涂层铝箔中的应用。指出了目前石墨烯材料的品质和成本问题仍是严重制约它在储能领域规模化应用的核心要素。未来,迫切需要石墨烯全产业链的协调合作,推进石墨烯储能材料的研发、生产及应用。     

石墨烯在光电探测领域的研究进展

石墨烯是一种具有零带隙、室温下极高的电子迁移率、极低的电阻率以及高的透光性等许多独特性能的新型碳材料,关于石墨烯的相关研究引起了人们的广泛关注,其已成为凝聚态物理和材料科学的研究前沿。简要介绍了石墨烯的能带结构和性质,重点讨论了石墨烯在光电探测领域的应用及研究现状,指出了存在的不足并展望了未来的发展方向。     

石墨烯在锂离子电池电极材料中的应用

随着电子产品的普及,对锂离子电池的可逆容量、倍率充放电能力和循环稳定性提出了更高的要求。石墨烯由于其独特的电子共轭态和单一的原子层结构,具有优越的电子迁移性、大的表面积和良好的热和化学稳定性。因此,众多研究者致力于借助石墨烯的独有特性来改善锂离子电池正极和负极材料的综合电化学性能。本文对石墨烯在锂离子电池正负极材料中的应用情况以及面临的主要问题做了简要综述。     

石墨烯在显示技术中的应用及专利分布状况

近年来,石墨烯作为一种全新的材料受到各国政府、企业和科研机构的广泛关注,有关石墨烯的制备和应用技术也得到了长足的发展。基于石墨烯的优良性质,其可以用于制造显示屏等显示器件,以取代传统的透明导电氧化物(TCO)显示器件。本文介绍了石墨烯在显示技术中的应用情况以及专利分布状况。     

石墨烯材料在钙钛矿太阳能电池中的研究进展

石墨烯及其衍生物具有独特的材料结构和光电性质,可作为界面修饰层、电子传输层、空穴传输层应用于新型钙钛矿太阳能电池,以提高电池的光电转换效率和性能稳定性。此外,石墨烯透明电极在柔性、半透明或叠层钙钛矿太阳能电池应用中独具优势。本文综述了石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的研究进展,指出了未来发展重点。     

石墨烯在电子器件研究中的应用

石墨烯是近年来逐步发展起来的新型电子材料,具有导电性好、电子迁移率高、比表面积大、导热率高、弹性好等优点,石墨烯的开发和应用已成为纳米材料、生物、化学以及电子信息等多个领域的研究热点。围绕近年来石墨烯在电子器件中的应用研究,本文主要对其在生化传感器、高速器件、太阳能电池、储能器件、柔性器件5个热点方向中的部分研究成果进行综述。     

石墨烯/硅基异质集成光电子器件

石墨烯/硅基异质集成的光子器件研究在近年来取得了巨大进展,因石墨烯所具有的诸多独特的物理性质如超高载流子迁移率、超高非线性系数等,石墨烯/硅基异质集成器件展现出了诸如超大带宽、超低功耗等优异性能。文章介绍了近年来报道的典型石墨烯/硅基异质集成器件,包括石墨烯/硅基电光调制器、石墨烯/硅基热光调制器和石墨烯/硅基光电探测器,简要阐述了其原理与性能,并对其未来的应用与发展做出了展望。     

石墨烯基电子学研究进展

综述了石墨烯晶体的能带结构和独特的电子性质,如双极性电场效应、单双层石墨烯效应、衬底效应、石墨烯纳米带(GNR)带隙等特殊效应的研究现状。介绍了石墨剥落技术、外延生长和化学气相淀积(CVD)等石墨烯材料的制备以及表征方法。列举了石墨烯在电子、显示、太阳电池、传感器和氢存储等方面的应用,如在石墨烯场效应管、石墨烯纳米带场效应管(SET)、石墨烯单电子晶体管、石墨烯金属晶体管、石墨烯基纳米电子机械系统(NEMS)、石墨烯分子开关以及石墨烯基高电子迁移率晶体管(HEMT)制备方面的应用。人们已经研究出不同栅长的n/p型顶栅石墨烯场效应管(GFET),并采用标准的S参数直接表征器件的高频性能。理论和实验表明,所有石墨烯纳米带场效应管(GNRFET)在室温下工作的前提是GNR的带宽尺寸小于10nm,并具有半导体场效应管的性能。