石墨烯在高频领域的研究现状及发展趋势

2008年6月日本东北大学电通信所末光真希教授将SiC在真空条件下加热至1000多度，除去硅而余下碳，通过自组形式形成单层石墨烯。末光教授的团队通过控制SiC形成时的结晶方向和Si衬底切割的结晶方向，得到了100×150平方微米面积的两层石墨膜，其晶格畸变率仅为1.7%。其他科研团队利用传统方法的晶格畸变率为20%，因而不能制成可实际应用的器件。

国内研究现状及发展趋势

中国是目前石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一。数据显示，在所有国家中，中国申请的石墨烯专利数量最多，已超过2200项，占全世界的1/3。2013年工信部发布的 《新材料产业"十二五"发展规划》中的前沿新材料中就包含石墨烯。国家自然科学基金委资助了大量有关石墨烯的基础研究项目，国家科技重大专项、国家973计划也部署了一批重大项目。各级政府对石墨烯表现出极大的兴趣，已经初步形成了政府、科研机构、研发和应用企业协同创新的官产学研合作对接机制。

在高频领域主要研究进展

2011年5月消息：中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室常凯研究员和博士生吴振华、浙师大翟峰教授等合作者，研究发现，在存在应力时，石墨烯中的电子以某些特定的入射角入射到应力区界面时，处于相反谷中的电子可以分别完美隧穿通过应力区或被应力区完全反射，这一现象类比自然光以布儒斯特角入射到电介质界面时得到线偏振光的过程。该研究成果发表在国际著名物理学期刊《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett., 106, 176802 (2011))。该项研究对于构建石墨烯谷电子学器件具有重要意义。

2011年8月消息： 中国科学院微电子研究所微波器件与集成电路研究室（四室）石墨烯研究小组成员(麻芃、郭建楠、潘洪亮)在金智研究员和刘新宇研究员的带领下，分别在采用微机械剥离方法、SiC外延生长法和化学气相淀积(CVD)法生长出的新型石墨烯材料上，成功研制出高性能的石墨烯电子器件。

2012年9月消息：湖南大学物理与微电子科学学院张晗教授和文双春教授领导的中国石墨烯光子学研究团队首次实验证明了石墨烯除了其众所周知的光饱和吸收性之外，还具有微波和太赫兹饱和吸收性。这些研究成果已发表在2012期光学快报（"石墨烯的微波和光饱和吸收"）。

该团队还发现通过以0.8GHz的频率间隔从96GHz不断的调节微波频率直到100GHz（调制深度为4.58%至12.77%），石墨烯的微波饱和吸收性就会被证实。通过对相同样品进行的Z-扫描测量，石墨烯的光饱和吸收性质也会得到确认。

100GHz微波产生装置和石墨烯中波饱和吸收特性分析系统装置

2013年消息：北京大学凝聚态物理与材料物理研究所吕劲课题组通过第一性原理的量子输运模拟发现，亚10纳米石墨烯晶体管截止频率依然随沟道长度减小而反比增大，因此可以通过连续缩小石墨烯晶体管的沟道长度提高截止频率，最高可达几十太赫兹。如果设法打开石墨烯能隙，石墨烯晶体管输出特性曲线会出现非常明显的电流饱和性质，这将大大提高石墨烯射频场效应管的电压赢得和最大震荡频率（射频器件性能表现的另外两个重要参数），同时太赫兹以上的截止频率依然能得到保持。该研究为把石墨烯射频场效应器件表演推向极限提供了理论指导。研究成果发表在自然出版集团新刊《Scientific Reports》上（Sub-10 nm Gate Length Graphene Transistors: Operating at Terahertz Frequencies with Current Saturation, Scientific Reports 3, 1314 (2013);）

2013年消息：中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所纳米中心研究人员与安徽大学合作，利用水热的方法制备了三维结构的还原石墨烯/α-Fe2O3复合水凝胶，首次发现三维结构的石墨烯基复合材料有着优异的微波吸收性能。在频率为7.12千兆赫兹时，复合水凝胶达到最低反射损耗-33.5 dB； 在厚度仅为3毫米时达到最宽的低于-10dB（90%的电磁波被吸收）的吸收带宽-6.4千兆赫兹（从10.8到17.2千兆赫兹)。相关研究成果已发表在国际核心期刊《材料化学A》上（J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 8547）。

2014年消息：西安电子科技大学电子工程学院吴边副教授通过化学气相沉积法制备了多层大尺寸透明石墨烯薄膜，通过堆叠多层石墨烯薄膜和透明石英基片的方法实现了宽带的Fabry-Perot谐振，然后将透明合成材料贴附在金属表面实现宽带吸波，最终利用毫米波反射测量验证了该石墨烯透明吸波器在125-165GHz范围内吸收率达到90%以上。这一成果是吴边副教授在伦敦大学玛丽女王学院公派留学期间与剑桥大学石墨烯研究中心合作完成的。该成果很好地解决了透明吸波材料在宽频带的应用问题