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在半導體中，電子的能帶結構決定了電子允許和被禁止的能量范圍，并決定了半導體材料的電學及光學性質。孤立原子的電子占據一定的原子軌道，形成一系列分立的能級。
石墨烯的晶格結構非常穩定，電子在軌道中移動所受到的干擾非常小，具有優秀的導電性能。這種結構導致石墨烯獨特的電子能帶結構，如圖1（b）所示，第一布里淵區的六個頂點為費米點（也稱為狄拉克點或K點），導帶和價帶關于狄拉克點對稱，因此在純凈的石墨烯中，電子和空穴具有相同的性質。即在狄拉克點附近，電子的能量與波矢成線性的色散關系，E=VFP=VFhk。其中，VF為費米速度，大約為光速的1/300，k為波矢。因此，K點附近電子由于受到周圍對稱晶格勢場的作用，載流子的有效靜質量為0，費米速度接近于光速，呈現相對論的特性。所以K點附近的電子性質應該用狄拉克方程（Dirac）進行描述，而不是用薛定諤方程（Schrodinger）進行描繪。石墨烯的載流子的遷移率超過200，000cm2*V-1*s-1，純凈的石墨烯中電子的平均自由程達亞微米量級，近似為彈道運輸，這在制造高速器件上有著誘人的潛力。
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