摘要：兩維石墨烯納米材料是目前材料研究的熱點(diǎn)之一，其中石墨烯納米片的一個(gè)重要特征是有一條一維尖銳的刀口狀邊緣，電場增強(qiáng)系數(shù)大，是很好的電子場發(fā)射材料。本文介紹了石墨烯納米片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜述了石墨烯納米片的制備及電子發(fā)射性能，指出了目前研究存在的問題和研究方向。

2004年英國曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家Geim A用一種微機(jī)械剝離法剝離并觀察到單層碳原子平面結(jié)構(gòu)，即石墨烯(Graphene)[1|。盡管這種單層石墨烯的制備具有一定的偶然性和隨機(jī)性，但是打破了兩維單層原子晶體結(jié)構(gòu)不能獨(dú)立存在的熱力學(xué)傳統(tǒng)觀念，隨著對其特異性能的實(shí)驗(yàn)證實(shí)[2-3|，引發(fā)了目前的兩維石墨納米材料的研究熱潮[4]。

1.石墨烯納米片

石墨烯納米片GNFs(Graphene NanoFlakes)，也稱為碳納米片CNFs(Carbon nanoflakes)或碳納米壁CNWs(Carbon nanowalls)，是由單層碳原子平面結(jié)構(gòu)石墨烯堆垛而成，厚度為納米尺度的兩維石墨納米材料，其極端情況是單層石墨烯。兩維石墨烯納米片的厚度界限應(yīng)視電子結(jié)構(gòu)突變(<10層石墨烯[4])和物化效應(yīng)突變而共同確定，一般可以認(rèn)為厚度不超過20咖啡]。由于維度的不同，兩維石墨烯納米材料的性能在很大程度上不同于碳納米管，具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，例如零靜止質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米子系統(tǒng)、雙極性超導(dǎo)電流的電場效應(yīng)、完美的電子隧穿效應(yīng)、安德森局域化的弱化現(xiàn)象、從不消失的電導(dǎo)率以及半整數(shù)霍爾效應(yīng)等[2 7-9]，使兩維石墨烯納米材料不僅有重要的理論研究價(jià)值，而且在計(jì)算機(jī)芯片、納米器件、復(fù)合材料、電極材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣泛而深刻的應(yīng)用前景。

石墨烯納米片的一個(gè)重要特征是有一條一維尖銳的刀口狀邊緣，電場增強(qiáng)系數(shù)大，是很好的電子場發(fā)射材料，再加之導(dǎo)熱、導(dǎo)電好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，這些優(yōu)異性能可望超過碳納米管，對解決目前碳納米管發(fā)射不穩(wěn)定、壽命短、均勻性差等制約著場發(fā)射材料發(fā)展的難題提供了選擇。有理由期待這種兩維石墨納米材料將成為優(yōu)異的電子場發(fā)射材料，將在場發(fā)射顯示、照明、X射線管和電子束加工等領(lǐng)域有重要和廣泛的應(yīng)用。

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