石墨烯是由單層sp2 雜化碳原子組成的六方點(diǎn)陣蜂窩狀二維結(jié)構(gòu)，包含兩個(gè)等價(jià)的子晶格A和B。它的單層厚度為0.35 nm，CC 鍵長(zhǎng)為0.142 nm，其獨(dú)特的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)使之具有不同于其它材料的優(yōu)良性能。石墨烯是一種零帶隙半導(dǎo)體材料，超高的載流子遷移率，是商用Si材料遷移率的140倍，達(dá)到200000cm2/V s，高于目前已知的任何半導(dǎo)體材料。在典型的100nm通道晶體管中，載流子在源和漏之間傳輸只需要0.1ps，因此可應(yīng)用于超高頻器件，為提供一種擴(kuò)展HEMT頻率到THz成為可能。在石墨烯上，整流柵電極可以相隔幾納米放置，這樣溝道更短而且傳輸更快。導(dǎo)熱性能優(yōu)良，熱導(dǎo)率是金剛石的3倍，達(dá)到5000 W/m K；超大的比表面積，達(dá)到2630m2/g；此外，它非常堅(jiān)硬，強(qiáng)度是鋼的100多倍，達(dá)到130 GPa。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來(lái)生產(chǎn)未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，石墨烯很可能首先應(yīng)用于高頻領(lǐng)域，是超高功率元器件的潛質(zhì)材料。石墨烯特殊的結(jié)構(gòu)，使其具有完美的量子隧道效應(yīng)、半整數(shù)的量子霍爾效應(yīng)、從不消失的電導(dǎo)率等一系列性質(zhì)，引起了科學(xué)界巨大興趣，掀起了一股研究的熱潮。安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫因其在石墨烯二維材料方面的原創(chuàng)性杰出工作被授予2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。