Jednovrstvý grafenje známý jako „Král materiálů“ díky své jedinečné dvourozměrné voštinové konstrukci a charakteristice elektronických pásů, které vykazují vynikající výkon ve vodivosti a tepelné vodivosti. Následuje podrobná analýza jeho vodivosti a tepelné vodivosti:
Vodivost
Ultra vysoká vodivost:
1. Vodivost jednovrstvého grafenu může dosáhnout ~ 10 ⁶ S/M (při pokojové teplotě), což je daleko přesahující vodič mědi (~ 5,9 × 10 ⁷ S/m), ale vzhledem k jeho extrémně tenké tloušťce (0,34 nm) je třeba zvážit odolnost proti listu v praktických aplikacích.
2. Odolnost proti povrchu je až ~ 30 Ω/sq (bez dopingu) a může být dále snížena na ~ 10 Ω/sq chemickým dopingem (jako je kyselina dusičná).
Charakteristiky nosiče:
1.Zero Bandgap Semiconductor: Valenční pásmo a vodivá pásmo se přicházejí do kontaktu v The Dirac Point a vytvářejí vztah lineárního rozptylu (vztah E-K je kuženický, známý jako „Dirac Cone“).
2. Nosiče náboje jsou bezmasné Dirac Fermions s extrémně vysokou mobilitou (~ 20000 cm ²/(V · s) při teplotě místnosti), což daleko přesahuje křemík (~ 1400 cm ²/(V · s)).
3. Průměrná volná cesta elektronů může dosáhnout úrovně mikrometrů (pokud je jen málo vad), a balistický přenos je významný v mikroskopivé.
Ovlivňující faktory:
1. Defekt, nečistoty (jako jsou funkční skupiny kyslíku) nebo interakce substrátu, mohou snížit míru migrace.
2. Když se teplota zvyšuje, vzrůstá rozptyl fononu a vodivost se mírně snižuje.
Tepelná vodivost
Ultra vysoká tepelná vodivost:
1. Tepelná vodivost při teplotě místnosti dosahuje ~ 4000-5000 w/(m · k) (pro suspendované vzorky bez vady), což je více než 10krát vyšší než měď (~ 400 w/(m · k)).
2. V tepelné vodivosti roviny dominuje, zatímco mimo rovinu je tepelná vodivost extrémně slabá (~ 10 w/(m · k)).
Mechanismus přenosu tepla:
1. Mainly prováděné fonony (vibrace mřížky), zejména dlouhé vlnové fonony rozptylují velmi málo v dokonalé mřížce.
2.Optické fonony přispívají méně k tepelné vodivosti, ale vysokofrekvenční fonony vykazují zvýšené rozptyl při vysokých teplotách (> 300 K).
Ovlivňující faktory:
1. Interakce substrátu (jako je substrát SIO ₂ může snížit tepelnou vodivost na ~ 600 W/(M · K)) nebo defekty (volná místa, rozptyl okrajů) významně snižují tepelnou vodivost.
2. Temperaturní závislost: Při nízkých teplotách se tepelná vodivost zvyšuje se zvyšující se teplotou (rozptyl fononu je slabý), přičemž vrchol se objevuje při ~ 100 K a poté klesá.
| Výkon |
Jednovrstvý grafen |
měď |
křemík |
|
Vodivost (S/M) |
10⁶ |
5,9 × 10⁷ |
10⁻³ - 10³ |
| Tepelná vodivost (w/(m · k)) |
4000–5000 |
400 |
150 |
1. Kondukční aplikace: Flexibilní elektrody, vysokofrekvenční tranzistory (zařízení Terahertz), Transparentní vodivé filmy (nahrazující ITO).
2. Termální aplikace pro vedení: Materiály tepelného rozhraní, povlaky rozptylu tepla (jako je 5G rozptyl tepla čipů).
Sat Nano je nejlepším dodavatelem prášku s jednorázně v Číně, nabízíme prášek a řešení, pokud máte nějaký dotaz, neváhejte nás kontaktovat na sales03@satnano.com
