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石墨烯薄膜用途石墨烯是一种由碳原子排列成六角形的单层薄膜，具有许多引人注目的特性，因此具有广泛的应用潜力。
石墨烯薄膜在许多领域都具有重要的用途，以下将详细介绍。
首先，石墨烯薄膜在电子学领域具有重要的用途。
由于石墨烯是一种具有导电性的材料，电子在其表面可以以极快的速度移动，使得石墨烯可以用作高性能晶体管材料。
石墨烯晶体管可以替代传统的硅晶体管，具有更高的电子迁移率和更低的能耗。
此外，石墨烯还具有非常好的光透过性，可以用于制造透明导电薄膜，用于触摸屏、太阳能电池等器件。
其次，石墨烯薄膜在能源领域有着广泛的应用前景。
石墨烯具有高度的机械强度和良好的柔韧性，可以用来制造超级电容器和锂离子电池等储能装置，具有更高的能量密度和更长的循环寿命。
石墨烯还可以用作太阳能电池的电极材料，可以提高太阳能电池的转化效率。
第三，石墨烯薄膜在化学领域也具有重要的用途。
由于石墨烯具有大量的表面活性位点和高度的化学稳定性，可以用作吸附材料和催化剂载体。
石墨烯可以吸附和催化许多有机物和无机物，具有广泛的应用潜力，例如水处理、废气净化和有机合成等领域。
此外，石墨烯薄膜在传感器技术方面也有广泛的应用。
由于石墨烯具有极高的比表面积和超好的电子传输特性，可以制造出高灵敏度和高选择性的传感器。
石墨烯传感器可以用于检测环境中的气体、液体和生物分子，例如气体传感器可用于检测有害气体，生物传感器可用于检测疾病标志物。
最后，石墨烯薄膜在光学和光电子学领域也有着重要的应用。
由于石墨烯可以吸收从紫外线到远红外线的光谱范围内的光线，并产生极高的光电转换效率，因此可以用来制造光探测器、光学调制器和激光器等器件。
此外，石墨烯还具有优异的非线性光学性质，可以用于制造光学逻辑门和光通信设备。
总之，石墨烯薄膜具有广泛的应用潜力，并在电子学、能源学、化学、传感器技术、光学和光电子学等领域都有着重要的用途。
随着石墨烯材料研究的不断深入，相信石墨烯的应用前景会在未来得到更加广泛的开发和应用。
石墨烯的光学吸收率与光学透过率石墨烯是一种新兴的二维材料，由单层碳原子组成。
由于其独特的结构和电子性质，石墨烯在光学领域引起了广泛的关注。
本文将重点探讨石墨烯的光学吸收率和光学透过率。
一、石墨烯的光学吸收率石墨烯的光学吸收率是指在光的作用下，石墨烯对光能的吸收能力。
石墨烯的光学吸收率与其能带结构及电子态密切相关。
石墨烯的电子结构包括两个能带，即价带和导带。
价带中填满了电子，而导带中没有电子。
在石墨烯中，光的能量范围覆盖了可见光和红外光区域。
当光照射到石墨烯上时，能量等于或大于石墨烯带隙的光子将激发出电子-空穴对。
这些光电子对的形成导致了石墨烯光学吸收率的增加。
石墨烯的光学吸收率与光子能量的关系是个复杂的问题。
根据研究发现，石墨烯在可见光和红外光区域的光学吸收率非常低，只有约 2.3%左右。
这是由于石墨烯的带隙极小，对光子的吸收能力较弱所致。
此外，石墨烯的光学吸收率还受到其厚度、化学修饰和外加电场等因素的影响。
较厚的石墨烯薄片通常具有更高的光学吸收率。
石墨烯的化学修饰可以通过调控光学吸收率来实现对其光学性质的调控。
外加电场可以改变石墨烯的电子结构，从而对光学吸收率产生影响。
二、石墨烯的光学透过率石墨烯的光学透过率是指光穿过石墨烯的能力。
与光学吸收率相比，石墨烯的光学透过率相对较高。
当光照射到石墨烯上时，部分光子会被石墨烯吸收，而剩余的光子则会透过石墨烯。
石墨烯的光学透过率主要受到其厚度的影响。
在较薄的石墨烯薄片中，由于吸收的光子较少，从而导致较高的光学透过率。
随着石墨烯薄片厚度的增加，光学透过率会下降。
此外，石墨烯的光学透过率还受到光的波长和入射角度的影响。
对于不同波长的光，石墨烯的光学透过率也会有所差异。
通常情况下，入射角度较小的光具有较高的透过率，而随着入射角度的增加，光学透过率会逐渐下降。
三、石墨烯的应用前景石墨烯在光学领域具有广泛的应用前景。
基于石墨烯的低光学吸收率和高光学透过率特性，可以应用于光学器件、光伏和光电子学等领域。
闪蒸焦耳热制备石墨烯机理概述石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的电学、热学和力学性能，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
闪蒸焦耳热法是一种常用的石墨烯制备方法，通过高温瞬时加热石墨粉末，使其迅速升温至高温，然后迅速冷却，从而实现石墨烯的制备。
本文将介绍闪蒸焦耳热制备石墨烯的机理及关键步骤。
机理闪蒸焦耳热制备石墨烯的过程主要涉及以下几个关键步骤：1.初始状态开始时，石墨粉末以固体形式存在，其中的碳原子以层状结构排列，并与相邻层之间的范德华力相互吸引。
2.瞬时加热在闪蒸焦耳热法中，石墨粉末受到瞬时高能电流或激光的加热作用，导致其温度迅速升高。
此过程中，石墨粉末的内部能量增加，使得碳原子间范德华力减弱。
3.高温状态当石墨粉末达到足够高的温度时，碳原子开始发生热振动，使层状结构逐渐解离。
碳原子之间的键断裂，形成自由的碳原子。
4.快速冷却在高温状态下，通过快速冷却，瞬间将石墨粉末从高温环境迅速冷却至室温。
这种快速冷却过程有助于防止碳原子重新排列并形成多层石墨结构。
5.石墨烯形成快速冷却后，碳原子保持单层结构的排列方式，并形成石墨烯。
石墨烯以单层平面结构存在，每个碳原子都与三个相邻的碳原子形成共价键。
这种排列方式赋予石墨烯出色的力学和电学性质。
关键因素闪蒸焦耳热制备石墨烯的过程中，以下因素对石墨烯的质量和产率具有重要影响：1.加热功率：瞬时加热过程中的能量输入速率对石墨粉末的温度升高速度和最终石墨烯质量有影响。
2.加热时间：加热时间需要足够短，以防止碳原子重新排列成多层石墨结构。
3.冷却速度：快速冷却是形成单层石墨烯的关键步骤，过慢的冷却速度可能导致多层石墨结构的形成。
4.石墨粉末特性：石墨粉末的尺寸、纯度和形态等特性会影响石墨烯的产率和质量。
应用闪蒸焦耳热法制备的石墨烯在许多领域具有广泛的应用前景，包括但不限于以下方面：1.电子学和光电子学：石墨烯具有优异的电子传输性能，可用于制造超薄晶体管、柔性显示器和高效光电设备等。
石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种全新的材料，由单层碳原子以二维晶格排列而成。
其结构独特，具有许多优异的物理性质，包括高导电性、高热导性、高强度、柔韧性和透明性等。
自2004年石墨烯被首次发现以来，其在各领域的应用潜力被广泛关注和研究。
本文将从石墨烯的应用现状和未来发展方向两个方面，探讨石墨烯材料的前景与挑战。
石墨烯的应用现状1. 电子学领域由于石墨烯具有出色的导电性能，因此在电子学领域有着广泛的应用前景。
石墨烯可以作为高性能晶体管的材料，用于制造更小、更快的电子设备。
石墨烯还可以用于制造柔性电子产品，如可弯曲显示屏、智能穿戴设备等。
在电池领域，石墨烯的高导电性和高比表面积可以显著提高电池的充放电效率和储能密度。
2. 光电子学领域石墨烯具有极高的光透过率和光吸收率，因此可以用于制造高性能的光电器件。
石墨烯透明导电膜可以应用于太阳能电池、光电探测器、光电显示器等器件中。
石墨烯的独特光学性质还使其成为制备超薄光学元件的理想材料，如超薄透镜、纳米光栅等。
3. 材料领域石墨烯具有极高的强度和韧性，可以制备出各种高性能的复合材料。
这些复合材料具有优异的力学性能和导电性能，在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
石墨烯还可以用于制备高性能的防腐涂料、抗静电材料等。
4. 生物医学领域石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，可以用于制备生物传感器、药物载体、组织工程支架等生物医学器件。
研究表明，石墨烯及其衍生物在癌症治疗、基因传递、细胞成像等方面具有巨大的潜力。
石墨烯的发展趋势1. 大规模制备技术目前，石墨烯的大规模制备技术仍是一个世界性难题。
传统的机械剥离法和化学气相沉积法虽然可以制备出高质量的石墨烯样品，但是成本高、产量低，无法满足广泛应用的需求。
发展低成本、高效率的石墨烯大规模制备技术是当前的重点研究方向。
2. 功能化修饰技术石墨烯的很多优异性能是由其特殊的二维结构所决定的，但是这也使得石墨烯在某些方面表现出一定的局限性，比如化学稳定性差、易团聚等。
石墨烯的光学特性研究石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝结构的二维材料。
由于其特殊的结构和独特的电子结构，石墨烯展现出了丰富的光学特性。
在本文中，我们将探讨石墨烯的光学特性及其在光电子学领域的应用。
首先，石墨烯的吸收特性非常强大。
石墨烯对整个可见光谱和近红外光都有良好的吸收能力。
石墨烯的光吸收率高达 2.3%，远高于其他吸收材料。
石墨烯的光吸收谱呈现出宽带特性，可以吸收多个波长区域的光线。
这使得石墨烯在太阳能电池、光传感器和光探测器等光电子学器件中有着广泛的应用前景。
其次，石墨烯的折射率也是其光学特性的一个重要指标。
石墨烯的折射率接近于1，远低于常见的材料如玻璃或者金属。
这种极低的折射率使得石墨烯在光学透镜和超薄光学器件中具有广泛的应用潜力。
例如，石墨烯薄膜可以用来制造超薄透镜，实现对可见光和红外光的聚焦，为纳米光学元件的制备提供了一种全新的方法。
此外，石墨烯还具有优异的光电转换能力。
石墨烯可以将吸收到的光子能量转化为电子，即光电效应。
这种光电转换能力使得石墨烯在太阳能电池、光电探测器和光电传感器等领域有重要的应用价值。
石墨烯薄膜作为一种透明导电膜，可以在太阳能电池中作为电极材料，提高光电转换效率。
此外，石墨烯还可以用于制造高灵敏度的光传感器，实现对微小光信号的检测。
石墨烯的光学特性是由其特殊的能带结构决定的。
石墨烯的能带结构呈现出锥涡状，且带隙为零。
这种特殊的能带结构使得石墨烯的载流子能量和动量关系呈现出线性关系，即石墨烯的载流子是无质量的狄拉克费米子。
这种结构与性质使得石墨烯在光学特性方面表现出独特的行为。
石墨烯薄膜中的载流子不仅具有高迁移率，还可以通过电场调控实现能带结构的调节，从而实现对光学特性的调控。
除了以上提到的光学特性之外，石墨烯还具有极高的非线性光学效应、超快的光响应速度以及优异的光稳定性等特性。
这些特殊的光学性质使得石墨烯在激光器、光通信以及光纤传感器等领域具有重要的应用潜力。
综上所述，石墨烯具有丰富独特的光学特性，在光电子学领域具有广泛的应用前景。
石墨烯的物理特性和应用前景石墨烯是晶体材料中最具有前途的一种，它具有一系列独特的物理和化学性质，被誉为“材料学领域的瑰宝”，是继发现全球第一种新物质锂离子电池之后的又一次突破。
本文将从物理特性和应用前景两个方面对其进行探讨。
一、石墨烯的物理特性1. 热稳定性石墨烯是由一个石墨层剥离而来，具有非常高的热稳定性，可以在高温下保持稳定的结构和性质。
这使其成为一种理想的热电材料，可应用于电子设备、能源存储、传感器等领域。
2. 机械强度高石墨烯的强度非常高，比钢铁还要强，而且柔韧性也非常好，具有超强的抗拉强度和弹性模量。
这使其成为一种非常有用的材料，可以制作高性能的机器人和其他基于机械的设备。
3. 光电性能优异由于石墨烯具有独特的晶体结构和电子性质，可以吸收和产生光辐射，同时还具有优异的导电性和透明性，因此可以应用于太阳能电池、光伏发电和其他光电器件。
4. 超导性能在低温下，石墨烯可以表现出超导性，因此可以应用于超导器件等领域。
其具有更高的超导临界温度和临界电场，这使其与其他超导材料相比具有更大的优势。
二、石墨烯的应用前景1. 电子学石墨烯具有非常优异的电子输运性能，可以应用于高性能场效应晶体管和其他微电子器件。
此外，还可制备电子学设备中的电极和传感器。
2. 能源存储石墨烯具有非常高的比表面积和极高的电容值，可以应用于制备超级电容器和电池，成为一种具有巨大潜力的能源存储材料。
3. 生物医学石墨烯是一种非常生物相容性、生物耐受性的新型材料，因此可以应用于生物医学领域，如生物传感器、图像诊断和癌症治疗等。
4. 光电子学石墨烯的导电率非常高，同时具有很好的光学性能，因此可以应用于制备光学器件，如太阳能电池、光伏发电等。
总之，石墨烯具有非常广泛的应用前景和潜力，被广泛认为是开启新时代的材料之一，我们有信心相信石墨烯在未来必将离我们越来越近。
石墨烯简介石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶格材料，具有出奇制胜的电学、热学和力学性质。
它的发现引发了广泛的科学研究和技术应用，被誉为材料科学领域的"奇迹"。
下面是对石墨烯的详细介绍：石墨烯的结构石墨烯的结构非常简单，它是由一个层层叠加的碳原子构成，每一层都只有一个碳原子的厚度。
这些碳原子排列成六角形的蜂窝状晶格，就像蜜蜂蜂巢一样。
这种排列方式赋予石墨烯许多独特的性质。
电学性质石墨烯的电学性质令人惊叹。
它是一种半导体材料，但在室温下，电子能够在其表面以极高的移动速度自由传导，几乎没有电阻。
这使得石墨烯成为极好的导电材料，有望用于高速电子器件和新型电池。
热学性质尽管石墨烯是世界上最薄的材料之一，但它的热传导性能却非常出色。
石墨烯可以有效地传递热量，因此被广泛应用于散热材料和热导材料的领域。
机械性质石墨烯具有出色的机械强度，是世界上最坚硬的材料之一。
它的强度比钢还要高，并且非常轻薄。
这些性质使得石墨烯在材料科学和纳米技术中具有广泛的应用前景。
光学性质石墨烯对光的吸收和散射也表现出了独特的性质。
它在可见光和红外光谱范围内表现出高吸收率，但对其他波长的光几乎是透明的。
这一性质在光电子学和传感器领域具有重要应用价值。
应用领域石墨烯的独特性质使得它在许多领域都有广泛的应用潜力。
目前，石墨烯已经在电子器件、柔性显示屏、电池技术、传感器、材料强化、医疗设备等领域取得了重要突破。
总之，石墨烯是一种具有革命性潜力的材料，其独特的电学、热学、力学和光学性质使其在科学研究和技术创新中备受瞩目。
随着对石墨烯的深入研究和应用的不断推进，我们可以期待看到更多令人兴奋的发现和应用。
石墨烯技术在电子学中的应用随着科技的不断进步，石墨烯技术逐渐成为科学界的热门话题。
石墨烯由碳原子组成的单层薄片，具有出色的导电性、导热性和力学性能，被誉为“二十一世纪的奇迹材料”。
这种独特的材料特性使得石墨烯在电子学中有着广泛的应用前景。
本文将介绍石墨烯技术在电子学中的应用。
首先，石墨烯技术在传统半导体电子学中的应用引起了广泛关注。
传统的硅基半导体器件面临着尺寸限制和性能瓶颈等问题，而石墨烯作为新型的二维材料，在这方面具有巨大的潜力。
石墨烯可以作为晶体管的替代材料，具有更好的电子迁移率和开关特性，能够在更高频率下工作。
此外，石墨烯还可以作为柔性电子器件的基底材料，为实现可穿戴电子设备提供了可能。
其次，石墨烯技术在光电子学中的应用也备受关注。
石墨烯具有极高的光吸收率和宽频带特性，使其成为太阳能电池等光电转换器件的理想材料。
石墨烯太阳能电池具有高效率、低成本和柔性等优势，可以应用于无线传感器、移动设备等多个领域。
此外，石墨烯还可用于制备高性能的光传感器和光调制器等器件，为光通信和光学计算等领域的进一步发展提供支持。
另外，石墨烯技术在能源存储和传输领域也有广泛的应用前景。
石墨烯具有高比表面积和优异的电子传输性能，可用于制备高性能的超级电容器、锂离子电池和燃料电池等能源存储装置。
石墨烯作为电极材料，能够提高电池的循环寿命和能量密度，为电动汽车等能源相关领域的发展提供支持。
此外，石墨烯还可以用于制备超导材料，提高能量传输效率。
此外，石墨烯技术还在传感器和生物医学领域有着广泛的应用潜力。
石墨烯的高感应性和可调性使其成为各种传感器的理想材料，如压力传感器、湿度传感器和气体传感器等。
石墨烯传感器具有高精度、高灵敏度和快速响应的特点，可以应用于环境监测、健康管理和工业控制等领域。
此外，石墨烯还可用于制备生物传感器和仿生电子器件，为疾病诊断和药物传输等生物医学应用提供新的解决方案。
综上所述，石墨烯技术在电子学中的应用前景广阔。
石墨烯的导电原理石墨烯是由碳原子构成的单层二维材料，具有独特的结构和特性。
它是一种具有极高导电性的材料，其导电原理主要包括电子传输机制和费米能级调控两个方面。
首先，石墨烯的高导电性是由于其特殊的电子传输机制。
石墨烯由一个个碳原子构成，每个碳原子上有三个σ键与相邻碳原子连接，形成了一个六角形的晶格结构。
石墨烯中的碳原子之间的σ键非常稳定，而且由于存在共轭π键，使石墨烯形成了一个共轭的π电子系统。
这种共轭的π电子系统能够产生强烈的共振效应，使电子在石墨烯中能够自由传输。
在石墨烯中，碳原子之间的σ键尤其是π键的松弛很小，因此电子在石墨烯中的传输非常快速。
此外，由于石墨烯只有一个碳原子层厚度，电子在石墨烯中传输时不会受到晶格缺陷和杂质的干扰，同时也不会受到传统三维材料中的电子间相互碰撞的影响。
这些特性使得石墨烯的电子迁移率（电子在外加电场作用下的平均速度）非常高，达到了几十万平方厘米每伏特秒的量级，远远高于普通金属导体的电子迁移率。
因此，石墨烯具有极高的电导率（单位长度上通过的电流与电压之比），成为一种优良的导电材料。
其次，石墨烯的导电性还可以通过调控费米能级来实现。
费米能级是指在零温度下，材料中电子填充能够填充到的最高能级。
对于导体来说，费米能级需要位于材料的导带中，以使电子能够自由传播。
在石墨烯中，由于电子传输的特殊机制，费米能级处于价带和导带之间的临界位置，被称为费米能级点。
当石墨烯材料在外加电场或施加压力的作用下发生形变时，费米能级点的位置会发生变化，从而对电子传输性质产生重要影响。
当外加电场施加在石墨烯上时，电场作用使得费米能级点上下移动。
当费米能级点偏移至价带区域时，导带中的电子数目增加，从而增加了石墨烯的导电性能。
相反，当费米能级点偏移至导带区域时，导带中的电子数目减少，降低了石墨烯的导电性能。
因此，调控石墨烯的费米能级点位置可以实现对其导电性能的控制。
此外，石墨烯还具有一些特殊的导电性质。
Nature Photonic | VOL 4 | SEPTEMBER 2010Graphene photonics and optoelectronics F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan and A. C. Ferrari石墨烯在光学和电子学方面的丰富的特性引起了广泛关注。
除灵活性、鲁棒性和环境稳定性之外，石墨烯还具有高移动性和光透明性。
目前的研究焦点是其基础物理和电子器件。
但是，我们认为其真正的潜力在于光子学和光电子学方面，其独特的光学和电子性质的结合可以得到充分利用，甚至在没有带隙的情况下，利用狄拉克电子的线性色散也能实现超宽带可调谐性。
最近的一些研究成果显示了石墨烯在光子学和光电子学方面的兴起，从太阳能电池和发光器件到触摸屏、光电探测器和超快激光器。
1、引言电子在石墨烯二维结构中运动时，其能量和动量之间满足线性关系，从而表现为无质量的狄拉克费米子[1-3]。
因此，石墨烯的二维带电粒子气的电子特性可由相对论狄拉克方程来描述（而不是有着有效质量的非相对论薛定谔方程[1,2]），其类似于粒子的载流子具有零质量和约为1610-⋅s m 的等效的“光速”。
石墨烯具有各种为二维狄拉克费米子所特有的输运现象，如特定整数和分数量子霍尔效应[4,5]，甚至当载流子的浓度趋于零时[1]，也具有约为h e /42的“最低”电导率，以及Berry ’s 相所带来的具有π相移的Shubnikov –de Haas 振荡[1]。
在悬浮样品中观测到的迁移率（μ）高达112610--s V cm 。
将此特性与室温下的近弹道输运相结合，使石墨烯在纳米电子材料方面有潜在的应用[6,7]，特别是在高频方面[8]。
石墨烯也有显著的光学性质。
例如，尽管它仅有单原子厚度，但具有光学可视性[9,10]。
其透射率（T ）可根据细微结构的参数来表示[11]。
狄拉克电子的线性色散带来了宽带方面的应用。
由于泡里阻塞而观测到饱和吸收[12,13]。
非均衡载流子导致热照明[14,17]。
化学和物理处理也能导致发光[18,21]。
上述这些性质使石墨烯成为了理想的光子和光电材料。
2、电子和光学特性2.1 电子特性单层石墨烯（SLG ）的电子结构可用紧束缚哈密顿算符来描述[2,3]。
由于键和反键σ-带在能量上完全分离（>10ev 在布里渊区中心Γ），可在半经验计算中将其忽略，仅保留剩下的两个π-带[3]。
六角晶格上不同原子的电子波函数是重叠的。
然而根据对称性，任何此类)(πz p 和s 轨道或x P 和y P 轨道不会重叠。
因此，可以认为形成π-带的z p 电子独立于其它价电子。
利用π-带近似，可以很容易地描述全哈密顿算符的电子谱，并获得仅限于邻近相互作用的色散关系),(y x k k E ±：其中cc a a 3=（oA 42.1=cc a 是碳-碳的间距），0γ是相邻π-轨道间的转移积分（0γ的典型值是2.9-3.1eV ）。
第一布里渊区的矢量）（y x k k ,k =构成了电子动量的整体。
在π-*π模型中，每个原子有一个z p 电子（其余三个s 、x P 、y P 电子填充在低的σ-带），公式（1）中的（-）带（负能量部分）都占满了，而（+）带完全是空的。
占满的带和没占满的带在K 点相接。
费米能级F E 是零能量参考点，费米表面由K 和'K 定义。
将公式（1）在）'K(K 展开，得到狄拉克费米子的线性π-和*π-带： k v k E F ±=±)( （2）其中K k -=k ，F v 是电子的群速度，16010)2/(3-⋅≈=s m a v F γ。
公式（2）给出的线性色散是有效哈密顿算符)(H k v F ⋅±=σ 在）'K(K 点的解，其中∇-=i k ，σ是石墨烯A-B 亚晶格上电子振幅空间中的赝泡利自旋矩阵[2,3]。
2.2 线性光吸收光学图像上的对比可用于辨认2SiO /Si 衬底上的石墨烯（Fig. 1a ）[9]。
其与层数成比例，是干涉的结果，2SiO 是间隔物。
通过调整间隔物的厚度和光波长[9,10]，可以增加对比度。
独立的SLG 的透射率可通过，将菲涅耳公式用于通用光传导[22]为固定的15201008.6)4/(--Ω⨯≈= e G 的薄膜材料中来得到%7.971)5.01(2≈-≈+=-παπαT （3）其中137/1)/()4/(0002≈==c G c e πεπεα 是细微结构参数[11]。
在可见光频段，石墨烯仅反射<0.1%的入射光[11]，双层时约反射0.2%[9]。
因此，可以认为石墨烯层的光吸收与层数成比例，在可见光区，每一层反射%3.21≈≈-=παT A （Fig. 1b ）。
在数层石墨烯（FLG ）样品中，可以认为每一层都是二维电子气，受临近层的扰动极小，使其在光学上等效为几乎互不作用的SLG的叠加[9]。
SLG在300-2500nm间的吸收谱平坦，在紫外区有吸收峰，这是由于石墨烯态密度中的激子移动van Hove奇异性。
在FLG中，低能区有与带间跃迁相关的其它的吸收特性[23,24]。
2.3 可饱和吸收由超快光脉冲产生的带间激发在价带和导带引起了非均衡的载流子（Fig. 1c）。
在时间分辨的实验中[25]，能够得到两个典型的弛豫时间尺度：与载流子-载流子带间震荡和声子发射相关的约为100fs的快时，以及对应于电子带间弛豫和热声子冷却的皮秒量级的慢时[26,27]。
狄拉克电子的线性色散意味着，对于任何的激发都会有对应的谐振的电子-空穴对。
电子-空穴对的量化需要解出电子和空穴分布函数)p(e f和)p(h f的动力方程，p是由狄拉克点计算出的动量[13]。
如果弛豫时间小于脉冲持续时间，那么在脉冲中，电子处于稳态，振荡使得电子和空穴在某一有效温度下达到热平衡。
其数量决定了电子和空穴的密度、总能量密度以及各层上光子吸收的减少（由于泡利阻塞，系数为1)]p (1)][p (1[/---=∆h e f f A A ）。
假定存在有效载流子-载流子弛豫（带内和带间）和石墨烯光子的有效冷却，那么主要的瓶颈就是从电子到光子的能量转移[13]。
对于狄拉克点附近的线性色散，成对的载流子碰撞不会导致带间弛豫，从而保持了电子和空穴的总数[13,28]。
仅当电子和空穴的能量近于狄拉克点（在光子能量内）时，声子激发产来的带间弛豫才会出现。
热电子-空穴数的辐射复合也有报道[14-17]。
石墨薄片的色散是二阶的，其成对的载流子碰撞可导致带间弛豫。
因而在理论上，对于一定量的材料，分散的SLG 可提供最高的可饱和吸收率[13]。
2.4 发光通过引入带隙可使石墨烯发光，这主要有两种途径。
一是将其切成带状和量子点；二是通过化学和物理处理来减小π-电子网络的连接性。
虽然制成的石墨烯纳米带具有变化的带隙，但目前还没有因此引起光致发光的报道。
然而，体石墨烯氧化物分散体和固体却有宽带的光致发光[19-21,29]。
通过轻微的氧等离子体处理[18]，单独的石墨烯薄片也能产生明亮的光致发光。
光致发光在整个大面积上是均匀的，如Fig. 1d 所示，将光致发光和相应的弹性散射进行了对比。
通过蚀刻最顶层而不触及底层来得到混合结构，是可能的[18]。
光致发光和导电层的结合，可用于三明治式的发光二极管。
基于石墨烯的红外、可见光和蓝光谱区的发光材料目前已经实现[18-21,29]。
虽然一些研究小组认为石墨烯氧化物中的光致发光是源于电子束缚2sp 岛的带隙发射[19-21]，但这更可能是因为与氧有关的缺陷态[18]。
不管起因如何，荧光有机混合物对于低廉的光电器件的发展有重要的意义[30]。
来自芳香族或烯烃分子的蓝光致发光在显示和照明方面发挥了重要作用[31]。
发光量子点被广泛用于生物标记和生物成像。
然而，它们的毒性和对环境的危害限制了它的广泛使用以及在活体内的应用。
生物友好的荧光碳基纳米材料也许是一个更好的选择。
红外和近红外区的荧光物在生物应用方面更有价值，因为细胞和生物组织在这个频段的自发光极小[32]。
Sun 等人研究了无背景下光致发光石墨烯氧化物在近红外频段的活细胞成像[20]。
Wang 等人报道了可调带隙高达250meV 的门控双层石墨烯[23]。
这有可能用于新的远红外光产生、放大和探测的光子器件。
最近一些小组报道了，未经处理的石墨烯层的非均衡激发可以引起宽带非线性光致发光（Fig. 1c ）[14-17]。
发射出现在包括能量高于和低于激发的整个可见光谱，这与常规的光致发光过程形成了对比[14-17]。
这种宽带非线性光致发光被认为是源于热电子和空穴的辐射复合，由光激发后的光致载流子间的快速散射产生[14-17]，它们的温度由强耦合光学声子间的相互作用来决定[15]。
与层数相关，可应用于定量的成像工具，以及揭示热电子-空穴等离子体的动力学（Fig. 1c ）[14-17]。
至于氧致发光，为了完全解释这一热发光现象，还有待进一步的研究。
纯石墨烯中的场致发光近来也有报道[33]。
虽然功率转换效率低于碳纳米管（CNTs ），但其有可能带来新的完全基于石墨烯的发光器件。
3、制备石墨烯最早是由石墨的微机械剥离得到的[34]。
考虑到纯度、缺陷、可移动性和光电特性，通过这种途径可得到最好的样品。
然而，为了广泛应用这种材料，很明显需要大规模的制备。
为了大规模应用，已经发展出了一些能提供质量稳定的大面积的石墨烯的制备途径。
包括通过化学气相沉积（CVD）的生长[35-39]、含碳衬底的热处理隔离[40-42],以及液相剥落[43-47]。
事实上，大部分方法都可追溯到几十年以前。
目前在石墨烯方面的研究推动这些早期的方法走向高产出、可控生长和大面积等方面，使得在仅六年间就实现了从微米级的薄片到近于大规模的层数可控的样品。
3.1 微机械切割这种方法包括用胶带剥下一片石墨[34]。
经优化后可用于生产优良的结构和电子质量的毫米级SLG。
虽然这种方法是基础研究的选择，从这些薄片上得到了单独的SLG关键的大部分结果，但考虑到产量，它也有一些缺点，不适于大规模的应用。
3.2 液相剥落液相剥落（LPE）包括化学湿法分散，之后是水溶液[45]或非水溶液[44]中的超声波降解。
高达70%的SLG可以通过在含有去氧胆酸钠的水中轻微的超声波来得到，之后是超速离心沉淀。
当与密度梯度离心相结合时，胆盐表面活性剂也可用于可控厚度薄片的分离[48]。
石墨层间化合物[46]和膨胀石墨[49]的剥离也有报道。
LPE也可用于制备宽度小于10nm的石墨纳米带[43]，其具有诸如可伸缩性以及不需要昂贵的生长衬底等优点。
此外，它还是制备薄膜和混合物的一种理想方法。
