石墨烯的优势与劣势： 在成本及使用范围上，石墨烯有许多优势 石墨烯虽然目前仍无法达到ITO导电度，但已可以满 足触控面板的需求
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六.石墨烯的应用前景 理学院光信息1102
2、石墨烯在太阳能电池上的应用
2012年5月24日报导，美国的研究人员在实验室中创建了一种新型掺杂 石墨烯的太阳能电池，获得了8.6%的太阳能转换效率
二.石墨烯的优良特性 理学院光信息1102
6.硬度大 石墨烯的硬度是钢材的200倍， 显然具有非常强的耐用度
7.电池寿命长 美国西北大学的研究人员已 经成功研发出石墨烯和硅材质的电池，充电 15分钟可以实现约一周的续航能力，如果未 来手机可以使用石墨烯电池，那么可能实现 一周一充电的愿望
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三.用石墨烯构建的微电子器件
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六.石墨烯的应用前景 理学院光信息1102
ITO（导电玻璃）透明电极
ITO作为触控屏的主要组件，触控屏中占极高成本。 ITO为目前主流透明电极，虽然成熟，但有许多挑战须克服
石墨烯透明电 极可用以解决 现有技术与制 造的瓶颈，提 高效能并发展 新的应用，其 经济潜力及价 值无可限量。
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六.石墨烯的应用前景 理学院光信息1102
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五.石墨烯的制备方法 理学院光信息1102
石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、晶体外延
生长法、氧化还原法、化学气相沉积法、有机合成法和
碳纳米管剥离法等
氧化还原法
氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨， 经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧 化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯
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二.石墨烯的优良特性 理学院光信息1102
4. 透明度高 几乎是完全透明的，只吸收 2.3%的光，透光率达到 97.7%
预测未来的透明电脑
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全透明概念手机
二.石墨烯的优良特性 理学院光信息1102
5.高可挠曲性 石墨烯具有延展性，具备极佳之可 挠曲性，非常符合未来软性电子产品的应用
曲折手机
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屏幕弯曲的手机
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六.石墨烯的应用前景 理学院光信息1102
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六.石墨烯的应用前景
1、石墨烯在透明电极的应用
透明电极泛指在可视光区域内同时具备高光透
过率(85%以上)与低电阻率(1×10-3 Ω-㎝以下) 特性的氧化简并型 (Degenerate)半导体电极
透明电极目前
主要使用在显示 领域的LCD, OLED, PDP,透 明显示器的电极 材料，在触控面 板领域则被使用 在电阻及电容式 触控面板的感测 器
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石墨烯在微电子上的应用
班级 ：光信1102
组长 ：王光宇
成员 ： 汤君泽
马海锋
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主讲：张林君
王兴智 邹佳峻 陈明猷 L张O林G君O
目录
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什么是石墨烯 石墨烯的优良特性 用石墨烯构建的微电子器件 石墨烯的制备方法 石墨烯的应用前景
一.什么是石墨烯
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优点：制备成本低廉且容易实现，以其简单易行的工艺成为实验室制
备石墨烯的最佳方法，并且可以制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨 烯难以分散在溶剂中的问题
缺点：大量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷，
例如，五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷，这些 将导致石墨烯部分电学性能的损失，使石墨烯的应用受到限制
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五.石墨烯的制备方法 理学院光信息1102
化学气相沉积法
化学气相沉积法最先由美国休斯顿大学的于庆凯等在镍
（Ni）基底上取得突破，随后铜（Cu）上生长石墨烯也取 得了突破，铜也被认为是一种最有潜力用来工业化规模生 长石墨烯的基底。随着研究的深入更多的过渡金属都生长 出了石墨烯。这些基底包括Ru、Pt、Co、Ir、Ga、Pd、Mo、 Ge等
２００８年ＩＢＭ 公司率先制成低噪声石墨烯晶体管。通过 重叠2层相当于石墨单原子层的“石墨烯”，试制成功了新型 晶体管，通过在二层石墨烯之间生成的强电子结合，从而控 制噪声
２００８年５月美国乔治亚科技学院德希尔与麻省理工学
院林肯实验室合作在单一芯片上生成的几百个石墨烯晶体管 阵列
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四.用石墨烯构建的微电子理器学件院光的信特息1点102
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片 状结构的新材料，由碳原子以sp2杂化轨道组成六角 型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的 二维材料
A 石墨烯原子结构图
Sp院光信息1102
石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，
直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家Andre Geim和 Konstantin Novoselov，成功地在实验中从石墨中分离出石墨 烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料 的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖
石墨烯又不同于传统的金属，它可 弯曲，又是透明的，在未来作为太 阳能电池的关键材料具有很大的潜 力
石墨烯内部的原子键
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二.石墨烯的优良特性 理学院光信息1102
优良特性：
1. 导热系数高 导热系数高达5300 W/（m·K）高于碳纳米管和金刚石；
2.电子迁移率高 常温下电子迁移 率高达150000ｃｍ２／ｖｓ，超过单 晶硅100倍以上；
3. 电阻率低 电阻率低只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上已知 电阻率最小的材料
石墨烯的化学气相沉积法通常是把有催化功能的基底在腔 体中加热到1000℃，然后通入含碳气体，如：碳氢化合物， 它在高温下分解脱氢在基底表面形成石墨烯，通过轻微的 化学刻蚀，使石墨烯薄膜和基底分离得到石墨烯薄膜。这 种薄膜在透光率为80%时电导率即可达到1.1×106S/m，成 为透明导电薄膜的潜在替代品
高速：与传统硅晶体制成的期间相比，石墨烯表面优 良的电子迁移速度是硅的上百倍，加上石墨烯本身就 是一个良好的导热体，可以很快地散发热量．由于具 有如此优异的性能，由石墨烯制造的电子产品运行的 速度要快得多，并且产生的热量小的多
微小化：硅不能分割成小于１０ｎｍ的小片，否则其 将失去诱人的电子性能。与硅相比，石墨烯分割成一 个纳米小片时，其基本物理性能并不改变，而且其电 子性能还有可能异常发挥