Forholdet mellom grafitt og halvleder

Det er svært unøyaktig å si at grafitt er en halvleder. Innenfor noen felt for grenseforskning tilhører karbonmaterialer som karbonnanorør, karbonmolekylsiktfilmer og diamantlignende karbonfilmer (hvorav de fleste har noen viktige halvlederegenskaper under visse forhold)grafittmaterialer, men mikrostrukturen deres er betydelig forskjellig fra den typiske lagdelte grafittstrukturen.

I grafitt er det fire elektroner i det ytterste laget av karbonatomer, hvorav tre danner kovalente bindinger med elektronene til andre karbonatomer, slik at hvert karbonatom har tre elektroner som danner kovalente bindinger, og det resterende kalles π-elektroner. Disse π-elektronene beveger seg omtrent fritt i rommet mellom lagene, og grafittens konduktivitet avhenger hovedsakelig av disse π-elektronene. Gjennom kjemiske metoder, etter at karbonet i grafitt er omdannet til et stabilt element, for eksempel karbondioksid, svekkes konduktiviteten. Hvis grafitten oksideres, vil disse π-elektronene danne kovalente bindinger med elektronene til oksygenatomer, slik at de ikke lenger kan bevege seg fritt, og konduktiviteten vil bli kraftig redusert. Dette er det konduktive prinsippet tilgrafittleder.

Halvlederindustrien består hovedsakelig av integrerte kretser, optoelektronikk, separatorer og sensorer. Nye halvledermaterialer må følge mange lover for å erstatte tradisjonelle silisiummaterialer og vinne markedsanerkjennelse. Fotoelektrisk effekt og Hall-effekt er de to viktigste lovene i dag. Forskere observerte kvante Hall-effekten av grafen ved romtemperatur og fant at grafen ikke vil produsere tilbakespredning etter å ha møtt urenheter, noe som indikerer at den har superledende egenskaper. I tillegg er grafen nesten gjennomsiktig med det blotte øye og har svært høy gjennomsiktighet. Grafen har utmerkede optiske egenskaper og vil endre seg med tykkelsen. Det er egnet for bruk innen optoelektronikk. Grafen har mange utmerkede egenskaper og vil bli brukt på mange felt, for eksempel skjermer, kondensatorer, sensorer og så videre.