世界上第一个石墨烯半导体的“石墨烯”究竟是什么？

石墨烯是一种由碳原子组成的单层网状结构的材料，每个碳原子都以sp²杂化方式与周围三个碳原子形成共价键，形成了稳定的六角形晶格。它是二维材料中最薄的一种，厚度仅为一个碳原子，被称为“新材料之王”。

理论上看来，石墨烯是制备未来传输速度更快、体积更小、更节能的电子元件的理想材料，而且另一大优势是制备石墨烯的原料理论上可以无限供应。

但是，石墨烯没有合适的带隙，无法以正确的比率打开和关闭，导致不能在半导体领域直接应用，这也是石墨烯电子学中长期存在的问题。多年来，许多研究者尝试用各种方法来打开石墨烯的“带隙”，但是都未能制备出可行的基于石墨烯的功能半导体，会很大程度上损失材料的本征特性。

在行业内，石墨烯分为两种，一个叫石墨烯粉，一个叫石墨烯薄膜。石墨烯粉在我们圈里叫男石墨烯，石墨烯薄膜叫女石墨烯。男石墨烯比较糙，石墨烯薄膜能看透，但也看不明白，又精致，号称女石墨烯。不管是石墨烯粉底和石墨烯薄膜，它在下游的产业中，有它庞大的或者广泛的应用场景。

对于粉体而言，在复合材料的应用里面，在静电屏蔽这种塑料里面，静电屏蔽的应用里面，以及在储能电池里面的电极材料，以及导电剂的种种方面里面，还是淡化节能环保的产业里面，都有它一个深远的广泛应用。比如说科研上、甚至产业化上，都有这个应用。

对于石墨烯薄膜在晶体管、器件、集成电路相关的应用的科学研究，也是日益增长，涌现了非常多的这个科研成果。在产业化之路也在之上行走。

直到今天，这个问题才得以突破。天津大学的研究团队通过在碳化硅晶圆上外延石墨烯，即在碳化硅晶圆上生长单层石墨烯，使其与碳化硅发生化学键合，从而得到了半导体特性。

石墨烯具有很多独特的物理和化学性质。首先，它具有非常高的电子迁移率，使其成为理想的导电材料。此外，石墨烯是透明的，并且能够在很宽的波长范围内吸收光线。它还具有非常高的强度和弹性，是既轻又坚固的材料。

石墨烯的发现被认为是一项重大的科学突破，因此2010年诺贝尔物理学奖授予了与石墨烯研究相关的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。

至于世界上第一个石墨烯半导体的“石墨烯”，可能指的是通过对石墨烯进行能带调控或添加特定的杂质来实现半导体性质的石墨烯材料。尽管自然状态的石墨烯是零带隙材料（即无禁带），但通过掺杂或结构调控，可以将其转变为具有带隙的半导体材料。

研究人员已经采用不同的方法和技术，例如通过化学气相沉积、磁场调控、掺杂、电场调控等手段，成功地实现了石墨烯的半导体性质。这些石墨烯半导体材料在电子学和光电器件方面有着广泛的应用前景，如高速晶体管、显示器件、AD8402ARZ10传感器等。

总之，石墨烯是由单层碳原子构成的二维材料，具有许多独特的性质。世界上第一个石墨烯半导体的“石墨烯”指的是通过对石墨烯进行能带调控或添加特定杂质实现半导体性质的石墨烯材料。