化学气相沉积合成纯单层石墨烯的技术综述

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作者 徐洋健 肖润涵 +1 位作者 王浩敏 于广辉 《固体电子学研究与进展》 2024年第6期568-575,共8页

石墨烯的各种优异性能使其在半导体领域中具有广阔的应用前景,同时其单原子层的特殊结构使得石墨烯的层数对其各种特性有着显著的影响。因此,高质量和层数可控的石墨烯薄膜的规模化稳定制备是实现其在微电子、光学和传感器等领域中各种... 石墨烯的各种优异性能使其在半导体领域中具有广阔的应用前景,同时其单原子层的特殊结构使得石墨烯的层数对其各种特性有着显著的影响。因此,高质量和层数可控的石墨烯薄膜的规模化稳定制备是实现其在微电子、光学和传感器等领域中各种关键器件应用的基础。目前,在众多的石墨烯制备方法中,大尺寸、高质量石墨烯薄膜制备的最主要手段是化学气相沉积法。本文综述了近年来利用化学气相沉积法合成纯单层石墨烯连续薄膜的相关研究进展,针对纯单层石墨烯薄膜的制备,分别从碳源供应、生长气氛、衬底工程等角度出发,对纯单层石墨烯生长控制机理与生长工艺进行了介绍,并对各种方法生长的石墨烯晶体质量、层数均匀性进行了说明,最后对该领域的发展进行了展望。 展开更多

关键词 单层石墨烯 化学气相沉积 层数控制

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碳纤维中的单层石墨物相及其对力学性能的影响 被引量：5

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作者 高宇 黄科科 +2 位作者 华中 高忠民 李向山 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期2014-2017,共4页

依据碳纤维中各种物相的X射线衍射特性,确认PAN基碳纤维中除了乱层石墨微晶外,还存在大量的单层六元环C原子层面物相,建立起两种非完整结晶物相的定量分析方法.实验结果表明,随着退火温度由1350℃上升到2400℃,Tx-3高强型碳纤维中的单... 依据碳纤维中各种物相的X射线衍射特性,确认PAN基碳纤维中除了乱层石墨微晶外,还存在大量的单层六元环C原子层面物相,建立起两种非完整结晶物相的定量分析方法.实验结果表明,随着退火温度由1350℃上升到2400℃,Tx-3高强型碳纤维中的单层石墨含量由59.6%下降到34.8%,乱层石墨含量由40.4%上升为65.2%.与此同时,碳纤维的拉伸强度则由3.65GPa下降到2.05GPa,而延伸率也由1.04%下降到0.58%.并对PAN基碳纤维中单层石墨对其力学性能的影响也进行了初步的探讨. 展开更多

关键词 碳纤维 乱层石墨 单层石墨 力学性能

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基于Lenosky原子作用势单层石墨烯片的力学模型 被引量：3

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作者 黄坤 殷雅俊 +1 位作者 屈本宁 吴继业 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期905-910,共6页

基于对Lenosky碳-碳共价键作用势连续化得到的单层石墨烯的势能和Hamilton原理,导出了单层石墨烯的动力学方程.使用该数学模型及Galerkin方法,研究了矩形单层石墨烯片的静力挠曲问题.结果显示,石墨烯片的几何尺寸较小时,弯曲刚度对结构... 基于对Lenosky碳-碳共价键作用势连续化得到的单层石墨烯的势能和Hamilton原理,导出了单层石墨烯的动力学方程.使用该数学模型及Galerkin方法,研究了矩形单层石墨烯片的静力挠曲问题.结果显示,石墨烯片的几何尺寸较小时,弯曲刚度对结构的受力影响较大,可用板理论来描述;随着结构尺寸的增大,弯曲刚度的影响迅速降低;当矩形石墨烯片的短边尺寸大于10 nm时,可以忽略弯曲刚度对结构的影响,使用薄膜理论来描述单层石墨烯的力学性质. 展开更多

关键词 单层石墨烯 曲率弹性能 运动方程 板 薄膜

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抗坏血酸与茶多酚协同作用制备单层石墨烯 被引量：1

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作者 陈港 朱朋辉 +1 位作者 林东瀚 方志强 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期41-47,共7页

采用改良的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再用抗坏血酸(LAA)、茶多酚(TP)和LAA/TP双组分还原体系作为还原剂,将氧化石墨烯还原成石墨烯(RGO),分别进行导电性能测试、拉曼光谱分析、X射线衍射分析以及X射线光电子能谱分析,并利用扫描电... 采用改良的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再用抗坏血酸(LAA)、茶多酚(TP)和LAA/TP双组分还原体系作为还原剂,将氧化石墨烯还原成石墨烯(RGO),分别进行导电性能测试、拉曼光谱分析、X射线衍射分析以及X射线光电子能谱分析,并利用扫描电镜、透射电镜以及原子力显微镜对LAA/TP双组分还原体系所制备的RGO的形貌进行了表征.结果表明,LAA/TP双组分还原体系之间存在协同作用,其对GO的还原效果优于单组分还原剂,所制备的RGO呈单层结构.文中还对LAA/TP体系的协同作用机理进行了阐释. 展开更多

关键词 单层石墨烯 制备 抗坏血酸 茶多酚 协同作用

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单层石墨烯中弱耦合极化子的性质 被引量：1

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作者 贾彩红 丁朝华 王蕊 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期366-370,共5页

利用LLP幺正变换与线性组合算符相结合的方法研究了单层石墨烯(MG)中弱耦合极化子的性质。得出了单层石墨烯中弱耦合极化子的基态能量、第一激发态能量和跃迁能与振动频率、声子的德拜截止波数之间的依赖关系。结果表明,单层石墨烯中极... 利用LLP幺正变换与线性组合算符相结合的方法研究了单层石墨烯(MG)中弱耦合极化子的性质。得出了单层石墨烯中弱耦合极化子的基态能量、第一激发态能量和跃迁能与振动频率、声子的德拜截止波数之间的依赖关系。结果表明,单层石墨烯中极化子的基态能量、第一激发态能量和跃迁能均为德拜截止波数的增函数;当振动频率增大时,基态能量随之增加,第一激发态能量先增加后减小再增加,直到趋于稳定的值,跃迁能量先增加后减小。 展开更多

关键词 光电子学 单层石墨烯 弱耦合 极化子

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不同尺寸单层氧化石墨烯用于膜蒸馏分离H_(2)O/HDO

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作者 孙大鹏 张鑫 +3 位作者 陈闽 杨昊崴 张国书 徐赐刚 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期100-110,I0003,共12页

核电站运行产生的放射性氚化水(HTO)的处理涉及到H_(2)O/HTO分离难题。实验室研究常把无放射性H_(2)O/HDO(氘化水)分离作为研究模型来代替H_(2)O/HTO分离。近年来,基于多层氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜的膜蒸馏分离工艺显示出较好的... 核电站运行产生的放射性氚化水(HTO)的处理涉及到H_(2)O/HTO分离难题。实验室研究常把无放射性H_(2)O/HDO(氘化水)分离作为研究模型来代替H_(2)O/HTO分离。近年来,基于多层氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜的膜蒸馏分离工艺显示出较好的H_(2)O/HDO分离效果,但进一步提高分离性能仍需开发新型膜材料或结构。本工作采用不同横向尺寸单层GO制备聚四氟乙烯(PTFE)支撑的氧化石墨烯复合膜用于研究膜蒸馏分离H_(2)O/HDO:(1)选用两种不同横向尺寸的单层GO研究GO横向尺寸对膜的H_(2)O/HDO分离性能影响,基于横向尺寸较小GO膜的渗透通量和分离因子分别可达0.944 L/(m^(2)·h)和1.043,整体分离性能比基于横向尺寸较大GO膜高;(2)为结合不同横向尺寸单层GO的结构特点,把不同横向尺寸单层GO混合制备复合膜,当两种石墨烯质量比例为1∶1时,所得GO复合膜的渗透通量可达0.806 L/(m^(2)·h),比基于横向尺寸较大GO复合膜的渗透通量高,而两者分离因子相近;(3)对横向尺寸较大GO进行刻蚀处理,可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。结果表明:单层氧化石墨烯的横向尺寸可影响膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;基于横向尺寸较小单层氧化石墨烯或混合不同横向尺寸单层氧化石墨烯制备的膜具有较好的膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;并且刻蚀处理横向尺寸较大GO也可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。因此,本工作可指导后续发展新型膜材料或膜结构以实现H_(2)O/HDO分离效果更好的膜蒸馏工艺,为含HTO的放射性废水处理问题提供解决方案。 展开更多

关键词 膜蒸馏 单层氧化石墨烯 复合膜 H_(2)O/HDO分离 氚化水

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单层多孔石墨烯膜结构对C_(2)烃气体分离性能影响的分子动力学研究

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作者 奚靖宇 黄凯 +1 位作者 练成 刘洪来 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期319-327,共9页

利用分子动力学模拟研究了孔径、孔形状、官能团修饰对纳米多孔石墨烯膜分离C_(2)烃气体的效率和选择性的影响。结果表明:孔径为0.444~0.484 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,乙烯的通过率较高;圆形孔石墨烯膜具有较高的气体通过效率... 利用分子动力学模拟研究了孔径、孔形状、官能团修饰对纳米多孔石墨烯膜分离C_(2)烃气体的效率和选择性的影响。结果表明:孔径为0.444~0.484 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,乙烯的通过率较高;圆形孔石墨烯膜具有较高的气体通过效率,扁平孔石墨烯膜具有较高的气体分离的选择性;孔短径为0.510 nm、孔长径为1.164 nm的石墨烯膜对乙烷的截留性能较好,其乙烯通量较大;孔径为0.596 nm且孔口周围带有两个羧基的石墨烯膜对乙烯的截留性能较好,乙炔的通过率较高。所得模拟结果为设计高效、高选择性分离C_(2)烃气体的单层多孔石墨烯膜提供理论依据。 展开更多

关键词 单层多孔石墨烯膜 C_(2)烃气体 分子动力学模拟 分离 吸附

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单层氧化石墨烯改性水性聚氨酯 被引量：4

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作者 胡令 蒋平平 +4 位作者 张萍波 卞刚 盛松松 黄敏 夏嘉良 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期147-152,共6页

采用一种新型高效的铁系强氧化剂成功制备出单层氧化石墨烯(GO),通过衰减全反射红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、原子力显微镜、场发射电子显微镜表征了这种单层GO的形态和性质。通过超声将GO分散于去离子水中,于水性聚氨酯(WPU)合成的... 采用一种新型高效的铁系强氧化剂成功制备出单层氧化石墨烯(GO),通过衰减全反射红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、原子力显微镜、场发射电子显微镜表征了这种单层GO的形态和性质。通过超声将GO分散于去离子水中,于水性聚氨酯(WPU)合成的乳化阶段共混制备出GO-WPU复合材料,测试了其拉伸性能、热学性能、疏水性的变化,同时利用透射电镜和场发射电子显微镜分别对乳液粒子形态与涂膜截面形貌进行了观察。结果表明,单层GO在乳化阶段的加入所制备的复合材料的拉伸强度得到了明显的改善,由原来的10 MPa增加到24 MPa,当GO质量分数为0.30%,复合聚氨酯的初始热分解温度(T_(d5))从245℃上升到272℃,同时,随着GO用量的逐步增加,复合膜的接触角则由70.3°提高到了95.2°从而实现了疏水性的改善。 展开更多

关键词 关键词:水性聚氨酯 单层氧化石墨烯 乳化阶段 复合材料 拉伸性能 热稳定性 疏水性

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锯齿型单壁碳纳米管的广义层错能计算 被引量：2

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作者 张福州 王少峰 +3 位作者 张慧力 刘瑞萍 郭平波 叶金琴 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1411-1414,共4页

基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了两种不同半径的锯齿型单壁碳纳米管以及单层石墨的广义层错能曲线.对小位移处广义层错能曲线进行斜率拟合所得切变模量与其它文献值一致.对三条广义层错能曲线的对比可知,锯齿型碳纳米管与单层... 基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了两种不同半径的锯齿型单壁碳纳米管以及单层石墨的广义层错能曲线.对小位移处广义层错能曲线进行斜率拟合所得切变模量与其它文献值一致.对三条广义层错能曲线的对比可知,锯齿型碳纳米管与单层石墨的广义层错能曲线相近,锯齿型单壁碳纳米管的曲率效应不明显. 展开更多

关键词 第一性原理 锯齿型单壁碳纳米管 广义层错能 单层石墨

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石墨烯再生涤纶功能性针织面料开发 被引量：1

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作者 颜怀成 左凯杰 +1 位作者 高妍 张国成 《天津纺织科技》 2024年第1期55-59,共5页

采用新型单层石墨烯再生涤纶纱线开发复合功能针织面料,经过织造、染整试验过程后,对成品按照相关标准检测。结果表明,耐水洗色牢度达3~4级以上,耐摩擦色牢度达4级以上;对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率分别达到99%、... 采用新型单层石墨烯再生涤纶纱线开发复合功能针织面料,经过织造、染整试验过程后,对成品按照相关标准检测。结果表明,耐水洗色牢度达3~4级以上,耐摩擦色牢度达4级以上;对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抑菌率分别达到99%、99%、87%,抗菌效果优良;远红外发射率为0.91,辐射温升为2.0℃,具有显著远红外性能;负离子发生浓度为701个/cm^(3),达到负离子发生量中等标准;洗前静电压685V,静电半衰期0.8s,经过5次洗后静电压为1296V,静电半衰期6.0s,可达抗静电标准C级。因此,石墨烯面料具有优良的复合功能性,其在服装面料上的应用也将日趋成熟。 展开更多

关键词 单层石墨烯 再生涤纶 抗菌 远红外 负离子 抗静电 功能性

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石墨烯场效应晶体管研究进展 被引量：2

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作者 杨正龙 刘芯岩 +2 位作者 卜弋龙 徐晓黎 刘永生 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期345-349,共5页

制备场效应晶体管的石墨烯主要分三种类型:大面积单层石墨烯、石墨烯纳米带和双层石墨烯片。文中介绍了这三类石墨烯场效应晶体管器件的研究进展和标志性成果,探讨了石墨烯对于场效应晶体管的影响。研究认为:与大面积单层石墨烯晶体管相... 制备场效应晶体管的石墨烯主要分三种类型:大面积单层石墨烯、石墨烯纳米带和双层石墨烯片。文中介绍了这三类石墨烯场效应晶体管器件的研究进展和标志性成果,探讨了石墨烯对于场效应晶体管的影响。研究认为:与大面积单层石墨烯晶体管相比,由石墨烯纳米带制得的石墨烯场效应晶体管的开关比和电流密度等性能能够大幅度提升,可应用于逻辑电路;与大面积单层石墨烯和石墨烯纳米带相比,双层石墨烯晶体管具有更高的开关比,因此其实际应用的潜力最大。 展开更多

关键词 石墨烯 场效应晶体管 大面积单层石墨烯 石墨烯纳米带 双层石墨烯片

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石墨烯对ZnO微米棒光学特性的影响 被引量：1

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作者 吴春霞 苏龙兴 +2 位作者 何自娟 宋刑 孙青峰 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1370-1374,共5页

采用化学气相沉积(CVD)方法制备了具有良好结晶质量和(002)择优取向的ZnO微米棒。在此基础上,选取单根ZnO微米棒,将其部分搁置于单层石墨烯表面。光致发光(PL)谱结果表明,石墨烯不仅增强了ZnO微米棒的紫外发光强度,同时也对光场在ZnO微... 采用化学气相沉积(CVD)方法制备了具有良好结晶质量和(002)择优取向的ZnO微米棒。在此基础上,选取单根ZnO微米棒,将其部分搁置于单层石墨烯表面。光致发光(PL)谱结果表明,石墨烯不仅增强了ZnO微米棒的紫外发光强度,同时也对光场在ZnO微米棒中的分布有很大的限域作用。分析认为这是由于石墨烯的表面等离子效应引起了ZnO微米棒与石墨烯之间的光-物质相互作用导致的。在拉曼(Raman)光谱中,石墨烯对ZnO微米棒的E2(L)声子振动模和E2(H)声子振动模的强度具有明显的减弱效应,这进一步证明二者之间存在光子的传输和电荷的转移,从而导致其晶格振动受到抑制。 展开更多

关键词 ZnO微米棒 单层石墨烯 光致发光 拉曼

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基于第一性原理的锂空气电池钌掺杂石墨烯正极氧还原反应机理研究

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作者 张唐虎 李强 +2 位作者 张添昱 王金朋 孙红 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2022年第4期41-48,共8页

双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1~3)掺杂石墨... 双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1~3)掺杂石墨烯的电子结构和氧气在Ru掺杂石墨烯表面的吸附性能,并以过渡态搜索方法获得ORR反应路径,研究碱性溶液中Ru掺杂单层石墨烯作用下的ORR机理.研究结果表明,经Ru原子掺杂后,石墨烯能够获得稳定的掺杂结构,且电导率显著提升.同原始单层石墨烯相比,Ru掺杂石墨烯增强了对O_(2)的吸附能力.在三Ru(n=3)掺杂石墨烯表面进行的ORR无需克服任何能垒.此外,三Ru掺杂石墨烯表面对OH基团的吸附能最低,有利于ORR的连续进行.研究表明三Ru掺杂石墨烯有望成为一种新型的ORR催化剂以提高双电解液锂空气电池的性能. 展开更多

关键词 锂空气电池 钌掺杂单层石墨烯 氧还原 第一性原理

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PAN基原丝预氧丝炭纤维微结构的几种新的X射线衍射散射定量表征技术 被引量：2

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作者 高忠民 高宇 李向山 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期45-51,共7页

介绍几种新近开发的针对PAN基原丝、预氧丝和炭丝微结构和结构缺陷的X射线衍射与散射定量表征技术,它们是:纤维材料中柱状(椭球状)纳米取向微孔体积分数X射线小角散射定量表征方法;纤维材料中柱状(椭球状)纳米取向微孔取向角的小角散射... 介绍几种新近开发的针对PAN基原丝、预氧丝和炭丝微结构和结构缺陷的X射线衍射与散射定量表征技术,它们是:纤维材料中柱状(椭球状)纳米取向微孔体积分数X射线小角散射定量表征方法;纤维材料中柱状(椭球状)纳米取向微孔取向角的小角散射定量表征方法;预氧丝中链状相与环化相体积分数的小角衍射定量表征方法以及炭纤维中乱层石墨相与单层石墨相的X射线广角衍射定量表征方法等。 展开更多

关键词 柱状(椭球状)微孔体积分数 微孔取向角 预氧丝环化相体积分数 乱层石墨与单层石墨 小角X射线衍射与散射技术

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表面电子耦合促进高效电化学析氢 被引量：2

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作者 吴凯 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第2期18-19,共2页

多样化的清洁能源技术对我们社会的脱碳至关重要,析氢反应(HER)作为水分解全反应中的一个半反应,是将太阳能、风能等可再生能源转化为化学能的重要途径之一,减少为生产氢气而对化石燃料的消耗,为脱碳提供了一种可行的替代方案1。尽管目... 多样化的清洁能源技术对我们社会的脱碳至关重要,析氢反应(HER)作为水分解全反应中的一个半反应,是将太阳能、风能等可再生能源转化为化学能的重要途径之一,减少为生产氢气而对化石燃料的消耗,为脱碳提供了一种可行的替代方案1。尽管目前以铂基催化剂为代表的贵金属催化剂在电催化条件下具有最高的电解水制氢效率. 展开更多

关键词 电化学析氢 电子耦合 非贵金属催化剂 析氢反应 单层石墨烯

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二维无质量狄拉克电子朗道能级的解析处理 被引量：3

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作者 王大理 《大学物理》 北大核心 2013年第9期15-17,共3页

从量子力学的基本概念出发,在朗道规范和对称规范两种规范变换下,借助特殊函数方程理论,推导出单层石墨中二维无质量狄拉克电子朗道能级的解析表达式,并讨论它与通常二维电子气中薛定谔型电子的朗道能谱间存在的差异.

关键词 单层石墨 二维狄拉克电子 朗道能级

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