石墨烯是由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又称为单原子层石墨。石墨烯是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元。石墨烯在电学、光学和磁学等方面都具有许多奇特的性质，如室温量子霍尔效应、量子隧道效应、零质量的狄拉克费米子、铁磁性、超导性和巨磁电阻效应等。石墨烯可以用来制造纳米电子器件，如单电子晶体管和高频转换晶体管，可以加快计算机的微型化进程，提高其运算速度。石墨烯还可以制造气敏元件、液晶显示材料、复合材料、储氢材料和超导材料等。

从理论上严格意义来说，只有单层的二维结构才能称为石墨烯。但是，在实际制备过程中，石墨烯并不是严格单层。石墨烯按层数可分为单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯；按产品形态可分为石墨烯薄膜、粉体和微片。石墨烯的制备方法主要有：机械剥离法、化学氧化还原法、液相剥离法、化学气相沉积法、晶体外延生长法和有机合成法等。石墨烯粉体和微片的常见生产方法为化学氧化还原法，薄膜生产方法为化学气相沉积法。

石墨烯具备非常优异且独特的光电性能，因此制备半导体器件比传统半导体硅材料更具独特的优势。在半导体照明领域，石墨烯可以作为发光二极管的透明导电电极。主流的铟锡氧化物（ITO）电极机械稳定性差，而且铟资源的日益缺少导致其成本不断提高，所以需要寻求一些可替代的环保电极材料。石墨烯的高导电性、透明性、可弯曲性和高温稳定性，使其成为极具潜力的ITO替代材料。

石墨烯不仅高度透明，本征石墨烯对光的吸收极其微弱，同时还具有在低维度和低密度的条件下能形成渗透电导网络的特点，是制备透明导电电极的先决条件。可控制备以及微纳加工图案化为石墨烯材料的进一步发展提供了更大的空间。截至21世纪20年代初，石墨烯薄膜制备透明导电电极尚处在实验研发阶段，距离商业应用还有距离。