من غير الدقيق للغاية القول بأن الجرافيت هو شبه موصل. في بعض مجالات البحث الرائدة، تنتمي المواد الكربونية مثل الأنابيب النانوية الكربونية وأغشية المنخل الجزيئي الكربونية وأغشية الكربون الشبيهة بالماس (معظمها يتمتع ببعض خصائص أشباه الموصلات المهمة في ظل ظروف معينة) إلىمواد الجرافيت، ولكن بنيتها الدقيقة تختلف بشكل كبير عن بنية الجرافيت الطبقية النموذجية.
في الجرافيت، توجد أربعة إلكترونات في الطبقة الخارجية لذرات الكربون، ثلاثة منها تُشكل روابط تساهمية مع إلكترونات ذرات الكربون الأخرى، بحيث تحتوي كل ذرة كربون على ثلاثة إلكترونات لتكوين روابط تساهمية، ويُسمى الباقي إلكترونات باي. تتحرك هذه الإلكترونات باي بحرية تقريبًا في الفراغ بين الطبقات، وتعتمد موصلية الجرافيت بشكل أساسي على هذه الإلكترونات. من خلال الطرق الكيميائية، بعد تحويل الكربون في الجرافيت إلى عنصر مستقر، مثل ثاني أكسيد الكربون، تضعف الموصلية. إذا تأكسد الجرافيت، ستشكل هذه الإلكترونات باي روابط تساهمية مع إلكترونات ذرات الأكسجين، وبالتالي لا يمكنها التحرك بحرية، وستنخفض الموصلية بشكل كبير. هذا هو مبدأ التوصيل.موصل الجرافيت.
تتكون صناعة أشباه الموصلات بشكل رئيسي من الدوائر المتكاملة، والإلكترونيات البصرية، والفواصل، والمستشعرات. وتحتاج مواد أشباه الموصلات الجديدة إلى اتباع العديد من القوانين لتحل محل مواد السيليكون التقليدية وتحظى بشهرة واسعة في السوق. يُعدّ التأثير الكهروضوئي وتأثير هول من أهم القوانين في الوقت الحالي. وقد لاحظ العلماء تأثير هول الكمي للجرافين في درجة حرارة الغرفة، ووجدوا أن الجرافين لا يُنتج تشتتًا عكسيًا بعد مواجهته للشوائب، مما يُشير إلى امتلاكه خصائص فائقة التوصيل. علاوة على ذلك، يكاد الجرافين يُرى بالعين المجردة، ويتميز بشفافية عالية جدًا. يتميز الجرافين بخصائص بصرية ممتازة، ويتغير سمكه مع مرور الوقت. وهو مناسب للتطبيق في مجال الإلكترونيات البصرية. كما يتميز الجرافين بالعديد من الخصائص الممتازة، ويمكن استخدامه في العديد من المجالات، مثل شاشات العرض، والمكثفات، والمستشعرات، وغيرها.
وقت النشر: ٧ يناير ٢٠٢٢