Beziehung zwischen Graphit und Halbleiter

Es ist sehr ungenau zu behaupten, Graphit sei ein Halbleiter. In einigen zukunftsweisenden Forschungsbereichen zählen Kohlenstoffmaterialien wie Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffmolekularsiebfilme und diamantartige Kohlenstofffilme (von denen die meisten unter bestimmten Bedingungen wichtige Halbleitereigenschaften aufweisen) zu den Halbleitern.GraphitmaterialienIhre Mikrostruktur unterscheidet sich jedoch deutlich von der typischen Schichtgraphitstruktur.

In Graphit befinden sich vier Elektronen in der äußersten Schicht der Kohlenstoffatome. Drei davon bilden kovalente Bindungen mit den Elektronen anderer Kohlenstoffatome, sodass jedes Kohlenstoffatom drei Elektronen für kovalente Bindungen besitzt. Das verbleibende Elektron wird als π-Elektron bezeichnet. Diese π-Elektronen bewegen sich nahezu frei im Raum zwischen den Schichten, und die Leitfähigkeit von Graphit hängt hauptsächlich von ihnen ab. Wird der Kohlenstoff im Graphit durch chemische Prozesse in ein stabiles Element wie Kohlendioxid umgewandelt, verringert sich die Leitfähigkeit. Bei der Oxidation des Graphits bilden diese π-Elektronen kovalente Bindungen mit den Elektronen von Sauerstoffatomen, wodurch ihre freie Beweglichkeit eingeschränkt wird und die Leitfähigkeit stark abnimmt. Dies ist das Leitfähigkeitsprinzip von Graphit.Graphitleiter.

Die Halbleiterindustrie besteht hauptsächlich aus integrierten Schaltungen, Optoelektronik, Separatoren und Sensoren. Neue Halbleitermaterialien müssen zahlreiche Gesetze erfüllen, um herkömmliche Siliziummaterialien zu ersetzen und sich am Markt zu etablieren. Der photoelektrische Effekt und der Hall-Effekt zählen heute zu den wichtigsten Gesetzmäßigkeiten. Wissenschaftler beobachteten den Quanten-Hall-Effekt von Graphen bei Raumtemperatur und stellten fest, dass Graphen nach dem Kontakt mit Verunreinigungen keine Rückstreuung aufweist, was auf supraleitende Eigenschaften hindeutet. Darüber hinaus ist Graphen nahezu transparent und besitzt eine sehr hohe Transparenz. Graphen verfügt über exzellente optische Eigenschaften, die sich mit seiner Dicke verändern. Es eignet sich daher für Anwendungen im Bereich der Optoelektronik. Graphen besitzt viele hervorragende Eigenschaften und wird in zahlreichen Bereichen wie Bildschirmen, Kondensatoren, Sensoren usw. eingesetzt werden.