长期以来，传统理论认为二维晶体因热力学扰动而无法稳定存在。直至2004年，英国曼彻斯特大学的康斯坦丁·诺沃肖洛夫（K. Novoselov）和安德烈·海姆（A. Geim）使用3M胶带从高定向热解石墨中剥离出首片二维晶体——石墨烯，掀起了以石墨烯为代表的二维材料研究热潮。石墨烯是一种由sp2杂化碳原子呈蜂巢晶格排列构成的二维薄膜材料[图1-1（a）]，每个碳原子贡献s、px、py轨道电子与邻近3个碳原子形成σ键，余下的pz轨道电子则垂直于石墨烯平面形成离域大π键。独特的原子结构赋予了石墨烯优异的物理化学特性。其载流子迁移率高达2×105cm2/（V·s），杨氏模量和强度分别约为1TPa、130GPa，热导率和比表面积分别可达5300W/（m·K）、2630m3/g，并展现出常温量子霍尔效应、室温弹道输运、非线性光学性质、宽带光学响应等特性。因此，石墨烯在众多研究和应用领域得到了广泛关注。

图1-1　石墨烯的结构

（a）原子结构；（b）能带结构

在柔性光电器件领域，石墨烯作为新兴柔性透明导电材料激发了科研人员浓厚的研究兴趣。柔性透明导电薄膜既是器件内部各功能层与外部驱动电路形成电气通道的关键环节，又是光束从器件入射或出射的窗口，因此在柔性光电器件中扮演着重要的角色。而且石墨烯优异的光电和机械性能使之成为极具潜力的柔性透明导电薄膜。

得益于特殊的能带结构，石墨烯具有极高的载流子迁移率，是优良的导电材料。其价带与导带在布里渊区边缘相交于狄拉克点，如图1-1（b）所示。能带在布里渊区附近相交形成狄拉克锥形能谱，在这些相交点附近，电子能量与波矢呈线性关系，因此电子表现出无质量的狄拉克费米子行为，其费米速度可达光速的1/300，石墨烯能在常温下具有超高载流子迁移率，其电导率高达108S/m。(www.daowen.com)

石墨烯具有宽谱高透过率，透光光谱宽而平坦，覆盖可见光到近红外波段。因其独特的锥形电子结构，本征态石墨烯的光电导G是与光子频率无关的恒定值：G=e2/4ћ。式中，e为元电荷；ћ为约化普朗克常量，ћ＝h/2π，其中h为普朗克常量。因而石墨烯的透过率T与光子频率无关，其取决于精细常数α，即

T=（1＋2πG/c）－2≈1－πα≈97.7％

（1-1）

式中，πα≈2.3％为单层石墨烯的吸收率；α=e2/ћc，其中c为光速。因此，石墨烯在可见光及近红外波段的透过率可达97.7％，这有助于利用更多光谱波段的光能量。对于多层石墨烯，可将其近似光学等效为非接触的单层石墨烯的叠加。所以忽略石墨烯较小的反射率且仅考虑每层石墨烯吸收约2.3％的光，N层石墨烯的透过率为（1－πα）N≈1－2.3％×N。最后，石墨烯的原子结构使其具备良好的柔性。石墨烯能于11％的拉伸应变下保持其导电性能，于3％的弯曲应变下被弯曲30万次而方块电阻维持不变。

近年来，石墨烯新技术的开发进一步拓展了其应用前景。例如，大面积单晶石墨烯生长技术利于获得高质量的薄膜材料，提升器件的光电特性；石墨烯清洁转移技术有效减少薄膜表面杂质，利于制备高性能的薄膜光电器件。柔性石墨烯薄膜将会对柔性太阳能电池、柔性有机发光二极管、柔性触控及柔性显示等柔性光电器件的发展带来全新的机遇。