石墨烯因其卓越的特性而具有作为下一代半导体材料的巨大潜力，例如其高迁移率（已被证明是硅的 250 倍）、低损耗要求、小规模和灵活性1。
石墨烯是一种零带隙半导体，因为它的导带和价带在狄拉克点相遇。狄拉克点是动量空间中的六个位置，位于布里渊区的边缘，分为两组不等价的三点。
石墨烯因其独特的卓越性能组合而成为最有前途的纳米材料之一：它不仅是最薄的，而且是最坚固的材料之一；它比所有其他材料导热性更好；它是一种极好的电导体；它是光学透明的，
石墨烯具有许多特性（所有形式），使其成为电子设备的理想材料，从其卓越的导电性能到高电荷载流子迁移率以及大而活跃的表面积。与硅不同，石墨烯没有带隙，因此具有很高的导电性。
——石墨烯是一种半金属，是一种零间隙半导体（图 4a）。此外，双层石墨烯的电子能带结构通过电场效应发生显着变化，如果使用SiO2作为电介质，半导体间隙ΔE可以从零连续调整到≈0.3 eV。
碳原子之间的强共价键意味着石墨烯：与石墨一样，石墨烯具有良好的导电性，因为它具有可以在其表面自由移动的离域电子。
石墨烯很坚固，并且具有导热的天赋，因此它已经找到了一些应用，例如保持智能手机及其电池的冷却，以及延长运动装备的使用寿命。由于其特性更类似于金或铜等其他导体，因此不太可能取代硅。
石墨烯具有独特的分子组成，可以使其成为最小和最有用的过滤器之一！研究人员希望开发一种使用石墨烯将海水过滤成饮用水的方法。这可能会为全球数百万人提供饮用水，甚至可以挽救生命。
石墨烯的潜力仅限于我们的想象力。
研究表明，与注入碳纳米管或其他纳米颗粒的复合材料相比，注入石墨烯的复合材料更坚固、更硬且不易失效。
其中之一是它的导热能力是电子产品中最常用的导体铜的十倍。在室温下，石墨烯的导电能力也是硅的 250 倍，比任何其他已知物质都快。
然而，为了在大面积上生产用于电子产品的高质量材料，事实证明，石墨烯比标准电子基板（如硅）更昂贵。这笔费用的很大一部分是通常在其上生产石墨烯的基板。
不久之后，石墨烯将取代我们电子设备中的硅，使它们比以往任何时候都更快。石墨烯还将使制造几乎牢不可破的超薄、柔性触摸屏成为可能。
我们发现石墨烯的本征载流子密度对温度的敏感性比传统半导体材料低一个数量级。
由于这些特性，石墨烯对于试图更好地应用该材料的公司来说是一种备受追捧的材料。其高导电性使其适用于太阳能电池板，可将电池板的效率从目前的 25% 提高到 60%。
物理学家发现，以与折纸类似的方式折叠起来的石墨烯条可用于制造比传统芯片小 100 倍的微芯片——用这些微型芯片包装手机和笔记本电脑可以显着提高我们设备的性能。
石墨烯是已知的最薄的化合物，是室温下最好的热导体，是迄今为止已知的最好的电导体，比不锈钢强 100-300 倍，还有其他惊人的特性。
在石墨烯中，电子在室温下可以比任何其他材料移动得更快。但是，将石墨烯片切割成窄带的技术需要形成纳米级电路的导线，会留下参差不齐的边缘，从而破坏电子流动（参见“石墨烯：对超碳的探索”）。
虽然石墨经常被用来加固钢，但由于它的平面，它不能单独用作结构材料。相比之下，石墨烯是迄今为止发现的最坚固的材料。它比金刚石强40多倍，比A36结构钢强300多倍。
氮化镓是一个较新的进入者——目前尚不清楚它将扮演什么角色。这是根据初创公司 Navitas Semiconductor Inc. 的说法，该公司告诉投资者，到 2026 年，氮化镓芯片将占功率半导体市场的 16%，上升从去年的不到 1% 开始。
全球半导体短缺可能在短期内持续，但该行业的长期未来可能是安全的，并且在通信、数据处理和汽车行业的推动下将继续增长。
