石墨烯在电子领域的应用优势
科学界已证实,一个原子厚度石墨烯的诸多独特性能,已打破材料王国多项记录。石墨烯是世界上已知硬度最高的材料,几乎完全透明,具有高达5300
W/m·K 的热导系数和高达1.5×104 cm2 / Vs 的电子迁移度和出色的机械强度;像塑料一样透明但性能好于塑料;导电、导热好于任何金属;具有不可渗透性,可用做防渗膜;具有化学惰性和稳定性。这使之成为新一代透明导体的理想材料。
由于用于氧化铟锡(ITO)造价高昂,而且铟具有脆性,石墨烯成为可替代氧化铟锡理想材料,可用于显示器和触摸屏。将石墨烯电极用于显示屏,有望带来柔性、可折叠、摔不破的智能手机和其他可重塑形电子。由于受到晶体管很难变得更加小型化的限制,目前用于集成电路的互补金属氧化物(CMOS)技术正在快速达到其技术极限。由欧洲、日本、韩国、台湾、美国5 个主要的芯片制造地区发起的国际半导体技术路线图(ITRS),已将石墨烯列为后硅电子可能的替代材料。
一个原子厚度的石墨烯有望最终带来颠覆性的新一代柔性电子器件。因为基于塑料或纸张的电子器件成本更为低廉。利用石墨烯制备一些无源器件,例如,电阻器、电容器和天线等,以及制备二极管或简单的场效应晶体管,有望带来可在无线网络环境下运行的柔性电路。
利用石墨烯制成超薄、柔性电子有望进行模块化集成,从而带来超薄的移动器件。石墨烯超强承受机械应变性能,将使得超薄移动器件可折叠、坚不可破。通过在集成电路系统中引入一些基于石墨烯的全新功能,即通过引入分布式传感器、制动器和控制器等,有望带来家庭自动化、环境控制和办公室自动化,使得生活更加美好、健康、舒适,也将为老年人、一线工人提供足够的设施和安全保障。