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文档简介

1、石墨烯原子结构主要内容 1石墨烯 2双层，三层及少层石墨烯 3石墨烯与碳纳米管 4其他层状的二维晶体一、石墨烯 石墨烯这一术语经常错误地用于描述极薄的石墨层，严格来说，石墨烯仅是指排列在六方晶格中的准二维孤立碳原子层。石墨烯的电学性质强烈地依赖于石墨烯的层数。只有单层石墨烯 和双层石墨烯 才是零带隙的半导体，它们各自只有一种电子和空穴。对于所谓的少层石墨烯 ，其导带和价带开始重叠，出现电荷载流子，而更厚的石墨烯结构则认为是石墨薄膜。 石墨烯的六方晶格如图所示，其中较亮的灰色处是扶手椅形和锯齿形的边缘，石墨烯的晶胞呈菱形 (灰色)，其中有两组不同的碳原子 A和B。石墨烯的特性以sp2杂化轨道组成

2、六角形呈蜂巢晶格的二维材料是世界上最坚硬的纳米材料是构成其他碳族材料的基本单元能够在常温下观察到量子霍尔效应拥有超大的比表面积和超强的传热导电性能石墨烯研究难题（1）化学稳定性较高、不亲水（2）与其他介质的相互作用弱、难溶于有机溶剂（3）层与层之间有较强的范德华力，容易产生聚集二、双层，三层及少层石墨烯双层，三层及少层石墨烯 石墨烯的电学性质很大程度上取决于它的层数。通常情况下石墨烯分为单层、双层和少层石墨烯，其中少层石墨烯是指层数小于10层的石墨烯。超过10层的石墨烯层结构可以认为是薄的石墨膜。 第二个影响石墨烯电子能带结构的重要因素是石墨烯层的堆垛方式。 三种不同的堆垛方式简单的六角堆垛（

3、AAA）六角堆垛（ABABA）三角晶系堆垛（ABCABC） 对于AB-Bernal堆垛，间隔的石墨烯层在平面上 (X-Y面)具有相同的投影,层间距为3.35 在ABC堆垛的三角晶系石墨中，第三层是相对于第一和第二层平移得到的，第四层与第一层在平面上具有相同的投影，在这种情况下层间距为3.357 。三、石墨烯与碳纳米管 碳纳米管的原子结构可以看做由一条石墨烯带卷曲而形成的管状结构。通常情况下碳纳米管可分为两种不同的类型：单壁碳纳米管，可设想为由片层状或条状的SLG卷曲而成的圆筒，多壁碳纳米管 可设想为多层同轴排列的石墨烯圆筒，两个相邻的碳纳米管壁之间的间距比单晶石墨的层间距大。其他层状的二维晶体 石墨并不是唯一的层状材料，种类繁多的层状晶体具有强的面内键和弱的类范德华层间键，这使得这些晶体也有可能剥离成为二维材料。如:过渡金属二硫化物，过渡金属氧化物，硅烯，六方氮化硼等。单层六方氮化硼具有类似于石墨的二维蜂巢晶格结构，其中氮和硼原子交相替代了石墨烯中碳原子的位置。与石墨类似，单层六方氮化硼中的面内键是共价的!层

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