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关于石墨烯的两个常见错误认识

已有 15896 次阅读 2012-7-4 22:01 |系统分类:科普集锦| 石墨烯

没什么外表也没什么内涵的石墨烯同志莫名其妙的红了一把,凝聚态的朋友们都很关注它(也许是因为暂时没有别的东西可以关注,聊胜于无吧)。但是有两个关于它的错误认识颇为普遍。这里特为澄清。

一是关于石墨烯电子的等效质量。很多朋友应用关于计算能带中电子等效质量的公式来求解:m=1/[d(dE/dk)/dk],即等效质量等于能带曲率的倒数。由于石墨烯的能带在靠近导带底和价带顶的地方(俗称的Dirac point)是线性的,即E= v hbar k,那么对E求二次导以后等于零,所以得到等效质量为无穷大。这与正确的说法“石墨烯电子等效质量为零”截然相反!这是怎么回事?

问题出在公式的应用上。如果仔细阅读推导出这个公式的相关章节,我们能发现此公式仅仅适用于parabolic的能带。对于线性的能带,它是没有意义的。

二是关于石墨烯电子的费米速度。很多媒体报道也都会说石墨烯的电子费米速度为光速的1/300,运动的非常快,所以可以制作高速的电子器件。这里有两个误解。首先,石墨烯的电子费米速度和一般金属相比,并不出众。比如这位同学测量的金的费米速度为光速的1/200(http://www.phys.ufl.edu/courses/phy4803L/group_II/low_temp/lt.pdf)一般金属的电子费米速度都比石墨烯要高一点或者差不多。所以石墨烯的电子费米速度不算高的,不值得着重报道。

另外,高费米速度与高速电子器件并无关联。决定电子移动速度的,还得看晶体中的杂质,声子等等对电子的阻碍作用。但是石墨烯的确比起一般的金属和半导体(比如硅)电阻率要小。这与石墨烯的所谓“pseudo spin”有点关系。但是我总觉得你一小块完美的石墨烯晶格去和大块的有着众多缺陷的硅晶体做比较,有点胜之不武吧,那有什么值得报道和研究的呢?

总之,石墨烯这个东西,大家看看热闹就行,不必费心去追捧它。很快它就要淡出娱乐圈了。


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