ความสัมพันธ์ระหว่างกราไฟท์และเซมิคอนดักเตอร์

ไม่ถูกต้องมากที่จะบอกว่ากราไฟท์เป็นเซมิคอนดักเตอร์ ในบางสาขาการวิจัยชายแดน วัสดุคาร์บอน เช่น ท่อนาโนคาร์บอน ฟิล์มตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน และฟิล์มคาร์บอนคล้ายเพชร (ซึ่งส่วนใหญ่มีคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญบางประการภายใต้เงื่อนไขบางประการ) เป็นของวัสดุกราไฟท์แต่โครงสร้างจุลภาคของพวกมันแตกต่างอย่างมากจากโครงสร้างกราไฟท์แบบชั้นทั่วไป

ในกราไฟท์ มีอิเล็กตรอน 4 ตัวอยู่ในชั้นนอกสุดของอะตอมของคาร์บอน โดย 3 ตัวในนั้นก่อให้เกิดพันธะโควาเลนต์กับอิเล็กตรอนของอะตอมของคาร์บอนอื่น ๆ ดังนั้นอะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมจะมีอิเล็กตรอน 3 ตัวเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ และที่เหลือเรียกว่า π อิเล็กตรอน . π อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่อย่างอิสระโดยประมาณในช่องว่างระหว่างชั้นต่างๆ และค่าการนำไฟฟ้าของกราไฟท์จะขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอน π เหล่านี้เป็นหลัก ด้วยวิธีการทางเคมี หลังจากที่คาร์บอนในกราไฟท์กลายเป็นองค์ประกอบที่เสถียร เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ค่าการนำไฟฟ้าจะลดลง หากกราไฟต์ถูกออกซิไดซ์ π อิเล็กตรอนเหล่านี้จะก่อให้เกิดพันธะโควาเลนต์กับอิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจน ดังนั้นพวกมันจึงไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระอีกต่อไป และค่าการนำไฟฟ้าจะลดลงอย่างมาก นี่คือหลักการนำไฟฟ้าของตัวนำกราไฟท์

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวงจรรวม ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ตัวแยก และเซ็นเซอร์ วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใหม่จำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎหมายหลายฉบับเพื่อทดแทนวัสดุซิลิกอนแบบเดิมและได้รับการยอมรับจากตลาด เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริคและเอฟเฟกต์ฮอลล์เป็นกฎที่สำคัญที่สุดสองข้อในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สังเกตผลกระทบของควอนตัมฮอลล์ของกราฟีนที่อุณหภูมิห้อง และพบว่ากราฟีนจะไม่ทำให้เกิดการกระเจิงกลับหลังจากเผชิญกับสิ่งสกปรก ซึ่งบ่งชี้ว่ากราฟีนมีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูง นอกจากนี้ กราฟีนยังเกือบโปร่งใสด้วยตาเปล่าและมีความโปร่งใสสูงมาก กราฟีนมีคุณสมบัติทางแสงที่ดีเยี่ยม และจะเปลี่ยนไปตามความหนา เหมาะสำหรับการใช้งานในด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์ กราฟีนมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมมากมาย และจะถูกนำไปใช้ในหลายสาขา เช่น หน้าจอแสดงผล ตัวเก็บประจุ เซ็นเซอร์ และอื่นๆ