综述 石墨烯传感器
基于石墨烯的拉曼光谱应变测量传感技术研究综述
概述 随着微纳米器件和材料尺寸逐渐变小的发展趋势，这些材
料和器件可靠性的研究成为重点，所以需要精确测量微纳米器 件和材料的机械性质与力学行为。微纳米材料和器件的机械 性能与材料的物理性质、尺寸效应、制造过程等密切相关。材 料的机械性能不能仅仅通过理论模型和数值仿真来描述，更需 要通过实验来对其机械性质和力学行为进行精确测量和评估。 对于微纳米尺度样品的机械性能的测量需要高分辨率和高准 确性的测量技术，但传统的机械性能测量技术不能满足以上的 需求，需要发展新的物理机械性能实验方法。在微器件制造过 程中不可避免会存在残余应力，包括制造过程中热学不匹配产 生的应力和材料晶格结构、掺杂或缺陷引起的本征应力，实验 中原位实时测量残余应力存在一定的困难，但这正是微器件制 造和可靠性分析的关键问题 。 ［１］
５６
技术与市场 ２０２１年 第２８卷 第７期
创新与实践
!" #$%&'( 5 #$%&3(
! )*+
& .,.
! ),+ ! )-+
4.-2/ #$%&3(
& .,+ & .-. & .-+
%*2- #$%&3(
! ))+
& .).
《2024年ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》范文
《ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究》篇一ZnO及ZnO-石墨烯复合材料气敏性能研究一、引言随着科技的发展，气体传感器在工业、环境监测、医疗、安全等领域的应用越来越广泛。
其中，氧化锌（ZnO）作为一种重要的半导体材料，因其具有优异的物理和化学性质，被广泛应用于气敏传感器。
近年来，ZnO/石墨烯复合材料因其高导电性、高比表面积等特性在气敏性能方面表现出了显著的优势。
本文旨在研究ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能，为气体传感器的设计提供理论依据。
二、ZnO材料的气敏性能研究1. ZnO材料介绍ZnO是一种具有宽禁带的n型半导体材料，具有优良的光电性能和气敏性能。
其表面存在大量的氧空位和吸附氧，能够与气体分子发生相互作用，从而产生电阻变化。
2. ZnO气敏性能实验方法通过制备不同浓度的ZnO薄膜，利用气敏测试系统对不同气体进行测试，观察ZnO薄膜在不同气体浓度下的电阻变化情况。
3. 实验结果分析实验结果表明，ZnO薄膜对多种气体具有敏感响应，如乙醇、甲醛等。
随着气体浓度的增加，ZnO薄膜的电阻逐渐降低。
此外，ZnO薄膜的气敏响应速度较快，具有良好的实时监测能力。
三、ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能研究1. ZnO/石墨烯复合材料介绍ZnO/石墨烯复合材料是将ZnO与石墨烯通过物理或化学方法复合而成。
石墨烯具有优异的导电性和高比表面积，能够提高ZnO的分散性和气敏性能。
2. 制备方法及实验条件采用溶胶-凝胶法或化学气相沉积法制备ZnO/石墨烯复合材料。
通过调整石墨烯的含量、复合方式等参数，研究不同条件下复合材料的气敏性能。
3. 实验结果分析实验结果表明，ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能明显优于纯ZnO。
在相同条件下，复合材料对气体的敏感响应更快，且响应值更高。
此外，石墨烯的加入还提高了ZnO的稳定性和重复使用性。
四、结论本文研究了ZnO及ZnO/石墨烯复合材料的气敏性能。
实验结果表明，ZnO对多种气体具有敏感响应，且响应速度较快。
石墨烯材料在光电器件中的应用研究
石墨烯材料在光电器件中的应用研究随着科技的发展，新型材料被不断地研发出来并被应用在各个领域。
石墨烯材料作为一种新型材料，在科学界引起了极大的关注。
石墨烯材料的绝热性、导电性和透明度使其成为光电器件领域的一个重要材料。
石墨烯材料在光电器件中的应用研究已成为一个热点话题，本文将介绍石墨烯材料在光电器件中的应用现状及其未来的发展趋势。
一、石墨烯材料的基本概念首先，我们来了解一下石墨烯材料的基本概念。
石墨烯通常被定义为由一层碳原子所组成的二维纳米晶体，由于其特殊的结构及物理性质使其在科学研究领域吸引了广泛的关注。
石墨烯材料具有很高的光吸收系数、宽带电导率、极高的载流子迁移率等特点，这些特性使得石墨烯在光电器件领域中拥有广阔的应用前景。
二、石墨烯材料在太阳能电池领域的应用研究太阳能电池是一种将太阳能转化成电能的设备，而石墨烯材料在太阳能电池领域的应用研究也越来越受到重视。
一项研究表明，将石墨烯可以应用在太阳能电池中的各个方面，得以提高太阳能电池的效率和稳定性。
例如，石墨烯可以应用于太阳能电池的透明导电层、电极等方面，可以大幅提高太阳能电池的电荷传输效率和光吸收效率，同时还可以增强太阳能电池器件的稳定性和寿命。
三、石墨烯材料在显示器领域的应用研究显示器是人们日常生活中用到的设备，而石墨烯材料也可以应用在显示器领域。
一项研究表明，石墨烯在显示器领域可以作为一种非常有效的透明电极，在各种显示器设备中都有很大的应用前景。
例如，在 OLED 显示器中，可以通过石墨烯制成的透明电极大幅提高显示器的透光率和稳定性，进一步提高显示器的显示效果和使用寿命。
四、石墨烯材料在光电探测器领域的应用研究光电探测器是一种将光信号转化为电信号的设备，而石墨烯材料在光电探测器领域的应用研究也有着非常广泛的前景。
一项研究表明，石墨烯可以在光电探测器中作为一种非常有效的光电传感器，可以大幅提高光电探测器的灵敏度和响应速度。
同时，利用石墨烯可以制备光电探测器各种元件，越来越多的研究表明，石墨烯在光电探测器领域应用的前景非常广阔，未来一定会有更多的新型设备采用石墨烯材料来实现更加高效的光电转化。
石墨烯材料在生物体内的应用
石墨烯材料在生物体内的应用随着科技的不断进步，石墨烯作为一种新型材料，已经成为引领未来科技发展的主要趋势之一。
近年来，人们发现石墨烯具有复杂的物理和化学性质，在生物医学领域得到了广泛的应用。
一、石墨烯的特性石墨烯是由一层石墨相连而成的超薄晶体，其具有高强度、高导电性、高热导性、高表面积、超强的拉伸强度和电化学反应性等特殊的物理和化学性质。
因此，石墨烯是一个十分有潜力的材料。
二、石墨烯在生物医学领域的应用1. 生物传感器：石墨烯具有极高的表面积和导电性质，可用于制作高灵敏度的生物传感器，可以实现高灵敏的检测和分析。
2. 细胞成像：石墨烯作为一种有利于光学成像的材料，可以在生物体内被光源激活，发出不同颜色的荧光，可以用于细胞成像。
3. 药物传递：利用其高表面积，石墨烯可以被用作药物或其他生物大分子的载体，能够有效地传递药物到患者的身体内。
4. 细胞治疗：石墨烯可以被用于治疗癌症和其他疾病。
石墨烯可以被利用来引导由DNA和RNA构成的特殊分子以精确定位分子关键位置，这些关键位置是药物传递的有效靶点。
5. 细胞培养：石墨烯薄片可以用作细胞培养基底，具有良好的生物相容性。
同时，具有优良的化学和物理性质，对细胞的生长和发展是有益的。
三、石墨烯在生物体内的安全性问题虽然石墨烯具有很多有利的特性，但是在生物体内的安全性始终是一个有待解决的问题。
在使用中，要重视石墨烯的生物相容性，尽可能减少石墨烯对细胞和组织的损伤。
此外，在研究和开发新的石墨烯应用时，应具备先进的技术和科学实验室，并要严格控制石墨烯的制备、处理和使用过程中产生的毒性物质。
四、未来展望石墨烯在生物学领域的研究将是一个长期的课题，未来的应用范围将会更加广泛。
石墨烯可以被用于治疗各种疾病，特别是癌症。
虽然目前还存在一些未解决的安全性问题，但是相信未来随着科技的进步和研究的不断深入，石墨烯必将成为一种十分有潜力的医疗工具。
石墨烯气体传感器
对常见气体检测情况
目标气体 材料组成
掺钯的多层石墨烯纳米带 网 化学气相沉积石墨烯薄膜 石墨烯片 聚乙烯吡咯烷酮－还原氧 化石墨烯复合材
检测范围
40~8000mg/ L
乙醇
硫化氢 氨气
25~10000mg /L 相对湿度 30%~90% 氧化锌－石墨烯复合材料 10~40mg/L 氧化锌－石墨烯复合材料 2mg/L 三维石墨烯泡沫 20~100mg/L
石墨烯气体传感器
辛超 学号：M201472140
主要内容
石墨烯及其性质
石墨烯气体传感器
一种另类的石墨烯气体传感器
石墨烯结构
如图为石墨烯结构图。 它是是一种由碳原子 以sp2杂化轨道组成六 角型呈蜂巢晶格的平 面薄膜，只有一个碳 原子厚度的二维材料。 。
基本结构示意图
石墨烯的特性
电阻率小 高机械强度和弹性
透明度高
石墨烯 的性质
结构稳定
导热性好
电子传导速率最快
石墨烯性质
电学性质
零带宽载流子迁移率：200000cm2∙V‐1∙s‐1 室温量子霍尔效应 双极化电场效应 断裂强度：~125GPa 杨氏模量：~1000GPa
机械性质
热学性质
化学性质 光学性质
热导率：~5000W∙m‐1∙K‐1
基本结构
选定特定的绝缘陶瓷衬底，在此衬底表面涂覆或生长石墨烯材料 或石墨烯／半导体复合材料作为气敏材料，在气敏材料两端引出 电极，电极接入检测电路即可获得一个气体传感器。 根据所用石墨烯的来源不同可分为 一下几大类：
剥离石墨烯片气体传感器
还原氧化石墨烯气体传感器 CVD生长石墨烯气体传感器
比表面积：~2630m2∙g‐1 在较宽波长范围内吸收率约2.3%
石墨烯场效应管生物传感器工作原理
石墨烯场效应管生物传感器是一种高灵敏度、快速响应、低成本的生物传感器。
它利用石墨烯的优异电子传输性能和生物相容性，结合场效应管的特性，可以实现对生物分子的高灵敏检测。
本文将从石墨烯的特性、场效应管的原理和生物传感器的工作原理三个方面，深入探讨石墨烯场效应管生物传感器的工作原理。
一、石墨烯的特性1. 单层结构：石墨烯是由一层厚度仅为一个原子的碳原子构成的二维晶格结构，具有极强的柔韧性和导电性。
2. 高电子迁移率：石墨烯的电子迁移率达到几千～上百万cm²/Vs，是传统硅材料的几百倍甚至上千倍，具有优异的电子传输性能。
3. 生物相容性：石墨烯具有良好的生物相容性，可以与生物分子发生特异性相互作用，用于生物传感器具有广阔的应用前景。
二、场效应管的原理1. 结构：场效应管是一种半导体器件，由栅极、漏极和源极构成。
当栅极施加电压时，可以调控漏极和源极之间的电流，实现电子的传输和放大。
2. 工作原理：当在栅极施加电压时，形成电场，调控半导体材料中的载流子浓度，从而控制漏极和源极之间的电流大小。
场效应管具有快速响应、高灵敏度的特点。
三、石墨烯场效应管生物传感器的工作原理1. 生物识别：利用石墨烯的生物相容性，将生物分子（如蛋白质、DNA等）固定在石墨烯表面，实现对生物分子的高选择性识别。
2. 信号转换：当待检测的生物分子与固定在石墨烯表面的生物识别分子结合时，会影响石墨烯的电子结构，导致场效应管栅极的电压发生变化。
3. 电信号检测：通过检测场效应管栅极的电压变化，可以实现对生物分子的快速、高灵敏的检测。
由于石墨烯的优异电子传输性能，使得传感器具有极高的灵敏度和检测速度。
石墨烯场效应管生物传感器利用石墨烯的优异电子传输性能和生物相容性，结合场效应管的特性，可以实现对生物分子的高灵敏检测。
其工作原理简单清晰，具有广泛的应用前景，可用于生物医学领域、环境监测和食品安全等多个领域。
相信随着科学技术的不断进步，石墨烯场效应管生物传感器将在生物传感器领域发挥越来越重要的作用。
石墨烯材料在纳米科技中的应用
石墨烯材料在纳米科技中的应用在当代科技中，有一种材料备受关注，那就是石墨烯。
石墨烯是由石墨单层组成的二维材料，由于其优异的电子、热学和力学性能，被认为是未来材料领域的重要发展方向之一。
特别是在纳米科技领域，石墨烯具有巨大的应用前景。
一、基础研究中的应用石墨烯作为一种新兴材料，其基础研究日益深入。
由于石墨烯的电子能带特性，石墨烯被广泛地用于制备新型的光电器件和传感器。
通过石墨烯的独特性能，科学家可以研究电子、光、热等波长的物理性质，为石墨烯的深入应用提供了坚实的基础。
二、纳米传感器的应用随着科技的不断发展，人们对于材料的性能要求也越来越高。
石墨烯作为一种新型纳米材料，在纳米传感器领域发挥着巨大的作用。
石墨烯传感器因其优异的电子、光学和机械特性，可以实现对于高灵敏度的气体、湿度、压力、生物分子等细小物质的检测。
这样的传感器在生物医学、环境监测、新能源等领域都有广泛的应用前景。
三、新型太阳能电池的应用由于石墨烯的独特性质，石墨烯还可以被用于制备新型的太阳能电池，这种电池拥有高效的光电转化性能。
使用石墨烯作为透明导电层，可以明显提高电池的光电转化效率和稳定性，并且石墨烯的可撕裂特性也可以降低生产成本。
因此，新型石墨烯太阳能电池具有重要的应用前景，并且在未来可以成为可再生能源的主要代表。
四、新型纳米器件的应用石墨烯具有高强度、高导电、高导热等优异性质，因此可以被广泛地用于制备新型纳米器件。
例如，通过在石墨烯表面加工纳米结构，可以制备出具有超大电容量和高电子迁移速率的石墨烯超级电容器。
此外，石墨烯还可以用于制备出各种新型纳米器件，例如石墨烯晶体管、石墨烯光电元件、石墨烯微波器件等。
总的来说，石墨烯作为一种新型材料，其应用十分广泛，未来石墨烯的应用前景十分看好。
虽然目前石墨烯的应用还处于起步阶段，但是相信随着科技的不断发展，石墨烯在纳米科技中的重要作用会越来越大。
石墨烯的研究与应用综述、产业现状
石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是最薄的二维材料，单层的厚度仅0.335nm。
石墨烯可塑性极大，是构建其他维数碳材料的基本单元，可以包裹成零维的富勒烯结构，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成三维的石墨等。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯具有一些奇特的物理特性：导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度能够达到光速的1/300，是世界上电阻率最小的材料。
良好的导热性：石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石，单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度，远高于金属中导热系数高的银、铜等。
极好的透光性：石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，并使所有光谱的光均匀地通过。
超高强度：石墨烯被证明是当代最牢固的材料，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，可以弯曲。
超大比表面积：石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)，这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。
石墨烯特殊的结构形态，具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时具有很强的韧性、导电性和导热性，这些极端特性使其拥有巨大发展空间，应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。
机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法；化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。
微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，不适合量产；取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，石墨烯性能令人满意，但往往厚度不均匀；加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯，是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法，但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石墨烯传感器I 介绍石墨烯是一种二维结构的纳米材料，每个碳原子以sp2杂化的方式形成六边形结构。
这是一种稳定的材料，有良好的机械拉伸性与电子属性。
基于石墨烯的纳米结构在传感器领域有极大地前景。
这是由于每个原子与感应环境相接触，且石墨烯的电学属性可以通过这种接触而改变。
石墨烯有着独特的物理属性，从而使得在很多传感领域有应用。
如光传感器，电磁传感器，应力与质量传感器以及化学与电化学传感器。
最初，高质量单晶石墨烯是通过机械剥离技术获取。
该技术仍旧在实验室精度的实验中提供最好质量的单晶石墨烯。
通过这种方法，在独立形式下样品的迁移率可达100000cm2V−1s−1，尽管在SiO2表面捕获的迁移率在5000−15000cm2V−1s−1。
II石墨烯制备方法A机械剥离法机械剥离法即为用物理的方法破坏石墨层与层之间的结构，从而得到石墨稀。
物理意义上的石墨晶体，其实是由大量的石墨层通过范德瓦尔斯力连接在一起，层与层之间的作用力巨大。
从外界施加物理作用力破坏石墨层之间的作用力。
这种方法首先高粘性胶从大块石墨样品上剥离出薄层，然后进一步剥离以减小薄层的厚度，直到可以被SiO2表面俘获。
如今使用这种方法可以获得毫米级别厚度的薄层。
图1是300nm SiO2表面获取的单层石墨烯薄层。
图1. 在300nm SiO2表面机械剥离出的单层石墨烯层通过拉曼光谱中单层石墨烯的特征峰可以快速判定获得的薄层中所石墨烯的层数。
图2.是单层石墨烯、双层石墨烯以及数层石墨烯薄层的拉曼特征谱线。
由图可以看出单层石墨烯的2D峰很尖锐，辐值较大，而G峰较低。
通过2D峰和G峰的强度比可以判断出层数。
还可以通过每个石墨烯层的量子化光吸收。
图2. SiO2基板上单层、双层与数层石墨烯的拉曼光谱图B 化学剥离法化学剥离法最简单的方式就是使用合适的溶剂例如N-甲基-吡咯烷酮。
在液体中使用声波降解法使得溶剂进入石墨层中，从而生成单层，多层的石墨烯，所得的单层石墨烯比例约为1wt%~12wt%。
还有有一些其他的剥离石墨的尝试，使用了不同的溶剂，取得了一些成功。
如层控制剥离法。
使用互卤化物嵌入物，随后溶解于表面活化剂中，可以生产出优秀的双层、三层石墨烯，有独特的属性。
然后可以使用密度梯度李新发获取单层石墨烯，单层的比例可达80%。
还可以使用GO的亲水性进行层剥离，产生悬浊液，然后使用水合肼减少石墨烯上的GO。
此步骤后得到的石墨烯不够纯净。
目前研究的方向在于如何控制石墨烯层数与减少其上的缺陷。
C化学气相沉积法（CVD）CVD方法可以以廉价、便捷的方式生产高质量的单层与数层石墨烯。
现如今已经在CVD方法上有许多成功的例子，这些方法使用转移金属基板，如Ni，Ru，Ir和Cu。
尤其是在铜表面的生长得到的石墨烯具有良好的器件特性，如低温下载流子迁移率可达7350cm2V−1s−1，光的透射率>90%。
由于铜的价格昂贵，因此目前的CVD方法有许多已转向廉价的金属，如多晶的镍。
同时，在铜基板上的研究转向研究大面积生长与传导的最适宜条件。
在镍箔上生长出的石墨烯的迁移率可达3650cm2V−1s−1，且具有半整数量子霍尔效应。
如今在镍基板上生长面临的问题是如何控制数十微米的邻近区域内层的规整性。
D 碳化物分解该方法是利用碳化物如SiC表层的热分解在Si基板上来生产石墨烯。
首先对6H−α−SiC在850℃下清洗20min，同时使用Si焊剂防止Si基板在高温下分解。
然后在超高真空与高退火温度下，SiC表面会经历多次重组，直到达到石墨化温度（Si表面为1350℃，C表面为1150℃）时表面会形成石墨烯层。
此时，前两层会被C钝化，随后的层才会显示出石墨烯的属性，并从基板上脱落下来。
图3.是6H−α−SiC（001）上生长的石墨烯的原子力显微镜图像，获得的石墨烯平均厚度为1.2层。
图3. 6H−α−SiC（001）表面石墨烯的图像（退火环境为Ar，压强=900mbar，温度=1650℃）E 合成路线如果视石墨烯为多环芳香烃，那么最大合成包括222个碳原子或37个苯环单元，以3nm直径形成的正六边形结构，以聚亚苯基为前驱物，它通过氧化环烷烃使之平面化。
这些结构表现出良好的自组装趋势，并可以作为潜在的合成更大石墨烯的前驱物。
8-12nm长，2-3nm宽的石墨烯纳米带，也可以通过分子前驱物的表面协助耦合形成的线性聚亚苯基与随后的环氢化作用来合成。
F 碳纳米管（CNT）分解碳纳米管被认为是卷起的石墨烯阵列，如今的石墨烯纳米带（GNR）可以通过解开CNT获取。
将CNT悬浮于浓硫酸中并使用500wt%的高锰酸钾在22℃下处理1h，随后在55-70℃下再处理1h。
第二种方式是对部分嵌入高聚物薄膜中的CNT进行离子刻蚀，从而将CNT转化为GNR。
III石墨烯的相关属性最早在1946年就提出了石墨烯的电子结构。
石墨烯的导带呈锥形分布，在布里渊区呈对称分布，具有高度对称的K和K’对称点，如图4.。
在这些点附近，能量随动量线性变化，遵循线性色散关系。
此时的电子呈现准相对论粒子行为，且可以使用狄拉克方程描述。
石墨烯中电子速度约为106m/s，是光速的1/300。
在双层石墨烯中，两层之间的AB型堆积形成了碳原子的反对称性，从而出现两个亚晶格。
如果这种反对称性被破坏，那么价带与导带之间会在狄拉克点附近形成能隙（如图5.），这可以通过施加横向电场实现。
可以通过双栅配置对电子带隙与载流子掺杂浓度进行独立调节。
图4. 单层石墨烯能带结构图，在狄拉克点附近有线性色散关系石墨烯的物理性质如表1所示。
IV化学传感器如前所述，石墨烯提供了最好的表面积体积比，在一定程度上，每一个原子石墨烯都是表面原子。
这意味着每一个石墨烯中的原子都是反应物的可行靶。
这种相互作用的强度可以覆盖从弱范德瓦尔斯强共价化学键合之间的整个范围。
所有这些相互作用，在一定程度上会影响原始石墨烯结构和电子系统的性质，然后形成这样的相互作用/连接探测。
当气体分子吸附在石墨烯表面并作为电阻的施主或受主时，基于石墨烯的气体传感器可以充分利用石墨烯电导的变化。
这种灵敏度甚至可以达到探测单个分子的变化的极限情况。
原因如下：石墨烯是一种极低噪声的材料，即使在无载流子条件下。
即使在极少的电子条件下，也可以导致载流子浓度的显著变化。
石墨烯还允许单晶上4探针器件的制备，这确保了常数电阻对灵敏度的影响减到最小。
采用霍尔棒结构确定电荷密度，信号与载流子迁移率，如图6。
分别在吸附与解除吸附稀NO2的过程中，监控在电中性点附近的霍尔电阻，如图7。
导电的原理无非是单个电子的增加与移去，这表明该器件对单个气体分子的增减是灵敏的，因此基于石墨烯的气体传感器可以达到探测单个分子的极限。
图6. 霍尔棒的SEM图。
霍尔棒的精度可达1μm。
石墨烯对不同气体的响应也不同，如NH3和CO掺杂会引入电子，NO2，H2O掺杂会引入空穴，如图8，这可以帮助我们识别不同的气体。
图8. 石墨烯暴露在1ppm不同的气体下时电阻的变化石墨烯传感的其他应用有：使用r-GO沉积于LiTiO3做声波传导器（SAW），应用了它的气体感应属性；SAW对质量与表面电导的响应，取决于石墨烯表面气体的吸附。
将所有相互影响的因素考虑进来，以便于比较对不同的分子响应中，哪种因素占主要作用。
如H2取决于电导，CO取决于质量。
V电化学传感石墨烯可以作为化学传感器的栅电解质，如图9。
这种电解质中会形成双电层，作为顶栅绝缘，厚度1-5nm，这个厚度比用原子层沉积系统作出的电解质（如HfO2）形成的顶栅GFET要薄。
该FET与背栅元件有相似的双极性传导特性。
第一，随pH上升，狄拉克点正向移动，这说明GFET可以检测pH值，通过使用电解质栅的电特性，以电导作为pH的函数。
使用GFET可以检测到99mV/pH的灵敏度。
这是由于理想极化石墨烯/电解质的容性充电导致的正负电荷。
第二，悬浮GFET具有超强的载流子迁移率与状态跨导。
低频噪声功率对于空穴与电子会分别下降12倍与6倍。
除此之外，电化学栅已被证实存在于离子液体中，这可用于基于石墨烯的电化学传感器。
石墨烯对于表面电荷或离子浓度的灵敏度响应可应用于溶液栅控的超快速、超低噪音的生物或化学传感器。
还可以用于电化学免疫传感器，检测下限可达0.01ng/mL，动态工作范围可达0.05-350ng/mL。
图9另一种确定电化学灵敏度的方法是采用循环伏安法。
例如，用液相剥落石墨烯修正的热解光刻胶膜，以此为基，作出的新型维生素C的传感器。
如图10，11为该传感器的循环伏安图。
使用改进石墨烯玻璃碳电极的扑热息痛与芦丁传感器，利用循环方波伏安法。
这种传感器拥有良好的检测乙酰氨基酚的灵敏度，检测下限为3.2*10^-8M。
这种伏安法也乐意用来同时检测两种分析物，只要它们的氧化峰电势的分离度足够高，如苯邻二酚和对苯二酚。
石墨烯的反应活性与电子传导化学性质有关。
如单层石墨烯的基面比双层的活性高出10倍以上。
此外，石墨烯边缘的活性比基面跟高。
这种不同于碳纳米管相似。
且手型不同，活性也不同。
VI光电传感器石墨稀，作为导电性能最佳的纳米材料，兼有巨大的比表面积，特殊的光学性质，在光声、光电传感器上有巨大的应用前景。
单层石墨烯（SLG）可以吸收固定2.3%的光照，可吸收的波长范围在300-2500nm之间，且这种吸收率是层数的线性函数。
SLG的透过率与普适的光导G0有关。
G0=e24ℏ (1)其中，e——电子电量ℏ——简约普朗克常数由此，我们可以得出透射率T为T=1(1+0.5πα)2~1−πα~97.7% (2)其中，α——精细结构常数α=G0πε0c ~1137 (3)石墨烯具有良好的透光率和电导率使得它在光电池与光导传感方面有很大的应用。
石墨烯最早应用于触摸屏，它比In2O3−SnO2在灵活性方面更有优势。
如图12.是基于石墨烯的几种可能的光电探测器。
基于石墨烯的光电探测器需要通过将吸收到的光子能量转化为电流来测量光子通量。
石墨烯可吸收光波频率可以从紫外到太赫兹范围，因此这种探测器拥有比其他基于IV族或III-V族半导体的探测器有更大的探测范围。
同时，石墨烯中的载流子迁移率很高，因此它的响应时间也较短。
另一种基于石墨烯的光传感器，有较高的灵敏度，是利用金属电极与石墨烯表面附近的电场，分离光致载流子，效率约为15%~30%，如图13.为其器件的结构图，这种叉指电极增大了金属与石墨烯的接触范围。
该传感器可达到的最大响应为6.1mA/W，比之前的器件高出15倍。
该传感器的改进方向：由于单层石墨烯的光吸收率太低，与电即附近活性光电流产生面积过小。
可以考虑增加几层石墨烯。
石墨烯的光热电效应：在光能向热能转化时产生热电效应。
由于光激发载流子引起的电流，可以从热效应产生的电流中识别出来。