石墨烯的电子结构是研究其能带结构的起始点。参阅前面能带结构图，科学家很早就察觉，对于低能量电子，在二维的六角形布里渊区的六个转角附近，能量-动量关系是线性关系：其中，formula_2是能量，formula_3是约化普朗克常数，formula_4是费米速度，formula_5与formula_6分别为波向量的x-轴分量与y-轴分量。这引至电子和电洞的有效质量都等于零。因为这线性色散关系，电子和电洞在这六点附近的物理行为，好似由狄拉克方程式描述的相对论性自旋1/2粒子。所以，石墨烯的电子和电洞都被称为