近年來，随着全球科學技術的高速發展，半導體晶片産業已經成為世界各國主要的競争對象，從12納米制程工藝、7納米制程工藝再到量的3納米制程工藝。人類對于高精尖晶片技術的追求正在一步步逼近極限。
是以，人類一直在尋找新的能夠代替矽元素的新半導體原材料，石墨烯便成為了新的研究方向。
近日，據世界《自然》雜志的一片文獻公布，美國佐治亞理工學院的研究人員研制出了世界上第一枚由石墨烯制成的功能半導體産品。
據悉，該論文的第一作者來自于大陸天津大學研究團隊的趙健、紀佩璇、李雅奇、李睿等多位署名作者，并且項目的研發是由大陸研究團隊主導，承擔了主要的研究工作以及技術攻關。
石墨烯半導體對于二級市場的轟動如此巨大，其到底是什麼東西呢？石墨烯又是如何“搭載”半導體的？
雖然石墨烯在未來的微電子學領域有着非常廣闊的應用前景，但是，由于石墨烯零帶隙的特點嚴重的阻礙了石墨烯在半導體産業中的應用，石墨烯組成的電子結構對于氣體分子在其表面上的作用有着嚴重的影響。
石墨烯沒有适合的帶隙，也就不能夠正常的比率來打開和關閉，緻使其不能在半導體領域直接應用。是以，部分科學家對于石墨烯在電子領域中的應用可行性産生了一定的質疑，但是，科學家也一直在嘗試着各種方法來解決這個問題。
截至目前，這個問題終于被解決了。科研團隊使用特殊的熔爐在碳化矽晶圓上生長石墨烯時取得了重大的突破，生産了一種外延的石墨烯。據悉，這種外延的石墨烯是在碳化晶面上生長的一種單層，當制造得當時，外延的石墨烯會與碳化矽發生相關的化學鍵合，并且可以表現出半導體的特性。
但是，想要制造功能性半導體半導體，還必須對半導體材料進行其他大量的操作，但這或将損害其性能，為了能夠實作可行性的半導體發揮作用，科研團隊在不損壞石墨烯結構的情況下測量其電子的特性。
據悉，科研團隊将原子放置在石墨烯上，采用摻雜技術向系統中“捐贈”電子，以此來檢視這種材料能夠成為良性的導體。據測量資料表明，這種石墨烯半導體的遷移率是矽的10倍，并且在過程中，電子以極低的阻力進行移動，這也就意味着石墨烯半導體在電子學中有着更快的計算能力，換句話說就是擁有更快的性能。
此外，石墨烯半導體還是目前唯一具備用于納米電子學的所有必要特性的二維半導體，其電子學特性相較于目前正在開發的其他二維半導體都要更優。據研發團隊成員表示，外延石墨烯或将引起電子領域的範式轉變，可能會導緻利用其獨特特性的技術。包括這種材料允許使用電子的量子力學波特性，是以可以滿足量子計算的需求。
那麼，石墨烯又是什麼呢？為什麼能夠成為未來電子領域的革命性材料？
石墨烯是由碳原子形成的二維晶體結構，它的名稱來自于石墨的字首，并在結構上類似于石墨。石墨烯由一個層層堆疊的單層碳原子組成，每個碳原子與周圍的三個碳原子形成共價鍵。這種特殊的結構使得石墨烯具有一些獨特的實體性質。
石墨烯之是以成為電子領域的革命性材料，主要因為以下幾個原因：
1.高導電性：石墨烯中的碳原子隻占據了二維空間，是以電子可以更自由地在其表面移動，導緻石墨烯具有極高的電導率。實際上，石墨烯是已知材料中最高導電性的材料之一。
2.高遷移率：石墨烯中的電子在晶格中的移動速度非常快，這意味着它們可以以很高的速度響應外部電場變化。這使得石墨烯成為制造高速電子器件（如半導體）的理想選擇。
3.高強度和柔韌性：盡管石墨烯隻有一個原子層厚，但它具有出色的強度和柔韌性。這使得石墨烯在電子器件的制備中能夠提供更小、更輕、更柔性的設計方案。
4.高熱導率：石墨烯具有極高的熱導率，可以快速傳遞熱量。這在電子器件中非常重要，因為它可以幫助釋放器件産生的熱量，進而提高器件的性能和可靠性。
總的來說，石墨烯作為一種具有獨特結構和性質的材料，在電子領域具有巨大的應用潛力。石墨烯可能會在電子器件、柔性電子學、傳感器、能源存儲和轉換等領域實作革命性的突破。