石墨烯的原子結(jié)構(gòu)

1、石墨烯原子結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容 1石墨烯 2雙層，三層及少層石墨烯 3石墨烯與碳納米管 4其他層狀的二維晶體一、石墨烯 石墨烯這一術(shù)語(yǔ)經(jīng)常錯(cuò)誤地用于描述極薄的石墨層，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，石墨烯僅是指排列在六方晶格中的準(zhǔn)二維孤立碳原子層。石墨烯的電學(xué)性質(zhì)強(qiáng)烈地依賴于石墨烯的層數(shù)。只有單層石墨烯 和雙層石墨烯 才是零帶隙的半導(dǎo)體，它們各自只有一種電子和空穴。對(duì)于所謂的少層石墨烯 ，其導(dǎo)帶和價(jià)帶開(kāi)始重疊，出現(xiàn)電荷載流子，而更厚的石墨烯結(jié)構(gòu)則認(rèn)為是石墨薄膜。 石墨烯的六方晶格如圖所示，其中較亮的灰色處是扶手椅形和鋸齒形的邊緣，石墨烯的晶胞呈菱形 (灰色)，其中有兩組不同的碳原子 A和B。石墨烯的特性以sp2雜化軌道組成

2、六角形呈蜂巢晶格的二維材料是世界上最堅(jiān)硬的納米材料是構(gòu)成其他碳族材料的基本單元能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應(yīng)擁有超大的比表面積和超強(qiáng)的傳熱導(dǎo)電性能石墨烯研究難題（1）化學(xué)穩(wěn)定性較高、不親水（2）與其他介質(zhì)的相互作用弱、難溶于有機(jī)溶劑（3）層與層之間有較強(qiáng)的范德華力，容易產(chǎn)生聚集二、雙層，三層及少層石墨烯雙層，三層及少層石墨烯 石墨烯的電學(xué)性質(zhì)很大程度上取決于它的層數(shù)。通常情況下石墨烯分為單層、雙層和少層石墨烯，其中少層石墨烯是指層數(shù)小于10層的石墨烯。超過(guò)10層的石墨烯層結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是薄的石墨膜。 第二個(gè)影響石墨烯電子能帶結(jié)構(gòu)的重要因素是石墨烯層的堆垛方式。 三種不同的堆垛方式簡(jiǎn)單的六角堆垛（

3、AAA）六角堆垛（ABABA）三角晶系堆垛（ABCABC） 對(duì)于AB-Bernal堆垛，間隔的石墨烯層在平面上 (X-Y面)具有相同的投影,層間距為3.35 在ABC堆垛的三角晶系石墨中，第三層是相對(duì)于第一和第二層平移得到的，第四層與第一層在平面上具有相同的投影，在這種情況下層間距為3.357 。三、石墨烯與碳納米管 碳納米管的原子結(jié)構(gòu)可以看做由一條石墨烯帶卷曲而形成的管狀結(jié)構(gòu)。通常情況下碳納米管可分為兩種不同的類型：?jiǎn)伪谔技{米管，可設(shè)想為由片層狀或條狀的SLG卷曲而成的圓筒，多壁碳納米管 可設(shè)想為多層同軸排列的石墨烯圓筒，兩個(gè)相鄰的碳納米管壁之間的間距比單晶石墨的層間距大。其他層狀的二維晶體 石墨并不是唯一的層狀材料，種類繁多的層狀晶體具有強(qiáng)的面內(nèi)鍵和弱的類范德華層間鍵，這使得這些晶體也有可能剝離成為二維材料。如:過(guò)渡金屬二硫化物，過(guò)渡金屬氧化物，硅烯，六方氮化硼等。單層六方氮化硼具有類似于石墨的二維蜂巢晶格結(jié)構(gòu)，其中氮和硼原子交相替代了石墨烯中碳原子的位置。與石墨類似，單層六方氮化硼中的面內(nèi)鍵是共價(jià)的!層