단일 층 그래 핀독특한 2 차원 허니컴 격자 구조와 전자 밴드 특성으로 인해 "재료의 왕"으로 알려져 있으며 전도도 및 열전도율이 우수한 성능을 나타냅니다. 다음은 전도도 및 열전도율에 대한 자세한 분석입니다.
전도도
매우 높은 전도도 :
1. 단일 층 그래 핀의 전도도는 ~ 10 ℃/m (실온에서)에 도달 할 수 있으며, 구리 (~ 5.9 × 10 ℃/m)의 훨씬 초과하지만 매우 얇은 두께 (0.34 nm)로 인해 실제 응용 분야에서 시트 저항을 고려해야합니다.
2. 표면 저항은 ~ 30 Ω/sq (도핑없이)만큼 낮으며 화학 물질 도핑 (예 : 질산)에 의해 ~ 10 Ω/sq로 추가로 감소 될 수 있습니다.
캐리어 특성 :
1.Zero Bandgap 반도체 : 원자가 대역 및 전도 대역이 Dirac Point에서 접촉하여 선형 분산 관계를 형성합니다 (E-K 관계는 원뿔, "Dirac Cone").
2. 충전 담체는 매우 높은 이동성 (실온에서 ~ 20000 cm ²/(V · s))를 가진 질량이없는 디라크 페르미온이며, 실리콘 (~ 1400 cm ²/(v · s))를 훨씬 초과합니다.
3. 전자의 평균 자유 경로는 마이크로 미터 수준에 도달 할 수 있으며 (결함이 거의 없을 때), 탄도 수송은 마이크로 스케일에서 중요합니다.
영향 요인 :
1. 방사, 불순물 (예 : 산소 기능 그룹) 또는 기질 상호 작용은 이동 속도를 줄일 수 있습니다.
2. 온도가 증가하면 포논 산란이 증가하고 전도도가 약간 감소합니다.
열전도율
매우 높은 열전도율 :
1. 실온에서의 열 전도도는 ~ 4000-5000 w/(m · k) (현탁 결함이없는 샘플의 경우)에 도달하며, 이는 구리의 10 배 이상 (~ 400 w/(m · k))입니다.
2. 평면에서 열 전도도가 지배적 인 반면, 평면 외부 열전도도는 매우 약합니다 (~ 10 w/(m · k)).
열 전달 메커니즘 :
1. 포논 (격자 진동), 특히 장파 포논은 완벽한 격자에서 거의 흩어져 있습니다.
2. 광학 포논은 열전도율에 덜 기여하지만 고주파 포논은 고온에서 향상된 산란을 나타냅니다 (> 300 K).
영향 요인 :
1. 기판 상호 작용 (예 : SIO ₂ 기판은 열 전도도를 ~ 600 w/(m · k)) 또는 결함 (공석, 모서리 산란)으로 감소시킬 수 있습니다.
2. 온도 의존성 : 저온에서 온도가 증가함에 따라 열전도율이 증가하고 (포논 포논 산란이 약합니다) 피크는 ~ 100k에서 나타나고 감소합니다.
| 성능 |
단일 층 그래 핀 |
구리 |
규소 |
|
전도도 (S/M) |
10 ⁶ |
5.9 × 10⁷ |
10 ³–10³ |
| 열전도율 (w/(m · k)) |
4000–5000 |
400 |
150 |
1. 동기 적용 : 유연한 전극, 고주파 트랜지스터 (Terahertz 장치), 투명 전도성 필름 (ITO 교체).
2. 신전 전도 응용 : 열면 계면 재료, 열 소산 코팅 (예 : 5G 칩 열 소산).
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