Związek grafitu z półprzewodnikiem

Bardzo niedokładne jest stwierdzenie, że grafit jest półprzewodnikiem. W niektórych pionierskich dziedzinach badań materiały węglowe, takie jak nanorurki węglowe, węglowe warstwy sit molekularnych i diamentopodobne warstwy węglowe (z których większość w pewnych warunkach wykazuje pewne ważne właściwości półprzewodnikowe), należą domateriały grafitowe, ale ich mikrostruktura znacząco różni się od typowej struktury grafitu warstwowego.

W graficie w najbardziej zewnętrznej warstwie atomów węgla znajdują się cztery elektrony, z których trzy tworzą wiązania kowalencyjne z elektronami innych atomów węgla, tak że każdy atom węgla ma trzy elektrony do tworzenia wiązań kowalencyjnych, a pozostały jeden nazywany jest elektronami π. Te elektrony π poruszają się w przybliżeniu swobodnie w przestrzeni między warstwami, a przewodnictwo grafitu zależy głównie od tych elektronów π. Za pomocą metod chemicznych, po przekształceniu węgla w graficie w stabilny pierwiastek, taki jak dwutlenek węgla, przewodnictwo ulega osłabieniu. Jeśli grafit zostanie utleniony, te elektrony π utworzą wiązania kowalencyjne z elektronami atomów tlenu, więc nie będą mogły się już swobodnie poruszać, a przewodnictwo znacznie się zmniejszy. Jest to zasada przewodnictwaprzewodnik grafitowy.

Przemysł półprzewodnikowy składa się głównie z układów scalonych, optoelektroniki, separatorów i czujników. Nowe materiały półprzewodnikowe muszą spełniać wiele praw, aby zastąpić tradycyjne materiały krzemowe i zdobyć uznanie na rynku. Efekt fotoelektryczny i efekt Halla to obecnie dwa najważniejsze prawa. Naukowcy zaobserwowali kwantowy efekt Halla grafenu w temperaturze pokojowej i odkryli, że grafen nie wytwarza rozpraszania wstecznego po napotkaniu zanieczyszczeń, co wskazuje na jego właściwości nadprzewodzące. Ponadto grafen jest niemal przezroczysty gołym okiem i charakteryzuje się bardzo wysoką przejrzystością. Grafen ma doskonałe właściwości optyczne, które zmieniają się wraz z grubością. Nadaje się do zastosowań w optoelektronice. Grafen ma wiele doskonałych właściwości i będzie wykorzystywany w wielu dziedzinach, takich jak ekrany wyświetlaczy, kondensatory, czujniki i tak dalej.