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石墨烯是由单层碳原子按六方晶格排布构成的二维原子晶体,碳原子的核外电子以sp^2杂化成σ键,未参与杂化的pz轨道构成π键。在能带上,π键使石墨烯在费米面附近形成线性狄拉克锥形能带结构,这一晶格及能带结构使石墨烯的光生载流子可以在非常短的时间内产生和复合（分别50 fs及10 ps量级）,因此,石墨烯在超快光电探测上有很大的潜力。