具有石墨烯與六方氮化硼的裝置以及其相關裝置的製作方法

2023-10-06 07:54:24 2

專利名稱：具有石墨烯與六方氮化硼的裝置以及其相關裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有石墨烯與氮化硼的裝置及其相關方法。因此，本發明涉及化學與材料科學領域。
背景技術：
石墨烯通常被定義為單一原子厚度具有sp2鍵的碳原子的平板，該多個碳原子是緊密堆疊成具有蜂巢結晶晶格的苯環結構，此二維材料在層狀結構的平面呈現高電子遷移率以及優異的導熱性。石墨是由多個彼此相互平行堆疊的層狀石墨烯所組成。石墨烯廣泛地使用於描述很多碳基材料(包括石墨、大型富勒烯、納米管等))的特性，例如，碳納米管可為石墨烯捲起形成納米尺寸的圓柱體。再者，平面石墨烯本身已經被推定為不存在於游離態(free state)，且對於彎曲結構(如炭灰、富勒烯、納米管等)的形成是不穩定的。目前已有人企圖結合石墨烯於電子裝置(如電晶體)中，然而這樣的企圖通常因為與具有適合結合至這種裝置中的適合尺寸的高品質石墨烯層的製造有關的問題而無法成功。產生石墨烯層的一種技術涉及將石墨烯從高定向熱解石墨剝下，使用這種方法，只會產生小片體，它們通常太小以致於無法適用在電子應用中。

發明內容
本發明提供具有石墨烯與六方氮化硼(hBN)的裝置。在一方面中，舉例而言，本發明是提供一種包含有一石墨烯層與一結合至該石墨烯層且呈平面狀的六方氮化硼層，且石墨烯層與六方氮化硼層兩者之間形成有一功能界面。依據此裝置在功能上的需求，可考慮許多種功能界面。在一方面中，該功能界面是可為一絕緣性功能界面。可考慮各種石墨烯與六方氮化硼的結構形態以使兩者之間的一絕緣性功能界面具有用處，且幾乎結合有這類界面的任何用途或裝置均應屬於本發明的範疇。舉例而言，在一特定的方面中，該石墨烯為電子電路，而設置該六方氮化硼以使該石墨烯呈電絕緣，並能夠從該電子裝置中傳遞熱能。在另一方面中，該石墨烯層為多個石墨烯電路層，該多個石墨烯電路層至少部分通過該六方氮化硼層而呈相互隔離。在另一方面中該功能界面為一半導電功能界面。可考慮各種石墨烯與六方氮化硼的結構形態以使得兩者間的一半導電功能界面具有用處，且幾乎結合有這類界面的任何用途或裝置均應屬於本發明的範疇。在一特定的方面中，舉例而言，該裝置可包含有一電源， 該石墨烯層具有多個電連接於該電源的導電線路，且該多個導電線路相交於多個定址位置，而該六方氮化硼層具有多個發光半導體，且該多個發光半導體是位於該多個定址位置上的該多個導電線路之間。來自該電源的電能施加於該多個定址位置而能夠使該多個發光半導體發光。在一特定的方面中，個別的發光半導體是由多個已摻雜的六方氮化硼層所相互堆疊而成。在另一方面中，一磷光層是功能性地連接於該發光半導體，其中該磷光層受到發光半導體的光激發後而發出有色的光。在又另一方面中，該多個發光半導體是共同連結成多個群組，各群組的中包含有至少兩發光半導體，因此形成多個像素，且其中個別像素的多個發光半導體包含有至少兩磷光層而可發出至少兩種不同色彩的光，可以依需求使用額外的磷光層。在一特定的方面中，這類裝置可為一電子顯示器。在另一方面中，該功能界面為一電容式功能界面。可考慮各種石墨烯與六方氮化硼的結構形態皆以使兩者之間的一電容式功能界面具有用處，且幾乎結合有這類界面的任何用途或裝置均應屬於本發明的範疇。在一特定的方面中，舉例而言，該石墨烯層與該六方氮化硼層是呈間隔設置的關係，且其中該間隔設置的關係能夠形成該電容式功能界面。在另一方面中，該石墨烯層是為多個石墨烯的層狀結構，而該六方氮化硼層是為多個六方氮化硼的層狀結構，該多個層狀結構是呈間隔設置的關係。但在另一方面中，該石墨烯層以及該六方氮化硼層共同卷繞以形成間隔設置的關係。此外，在一方面中可插置金屬原子於該六方氮化硼層中。由此，本發明的各種特徵已廣泛地概述，以便可更能理解下文所描述的本發明實施方式，且可更了解本發明對此項技術的貢獻。根據以下本發明的實施方式及權利要求，本發明的其他特徵將更加清楚，亦可通過實施本發明得以了解。


圖1為本發明的一實施例的電子裝置的示意圖。圖2為本發明的另一實施例的電子裝置的示意圖。圖3為本發明的又一實施例的電子裝置的示意圖。圖4為本發明的再一實施例的電子裝置的示意圖。
具體實施例方式定義在描述及主張本發明時，將根據下文所闡述的定義使用以下用詞。所使用的單數型態字眼如「一」和「該」，除非在上下文中清楚明白的指示為單數， 否則這些單數型態的先行詞亦包括多個對象，因此例如「一層」包括一個或多個這樣的層； 「該材料」包括一個或多個這種材料。如本文中所使用，「大致上(substantially)」是指步驟、特性、性質、狀態、結構、項目或結果的完全、接近完全的範圍或程度。例如，一「大致上」被包覆的物體是指該物體完全被包覆或幾乎完全被包覆。而離絕對完全確實可允許的偏差可在不同情況下依照特定上下文來決定。然而，通常來說接近完全就如同獲得絕對或完整的完全具有相同的總體結果。 所用的「大致上」在當使用於負面含義亦等同於適用，以表示完全或接近完全缺乏步驟、特性、性質、狀態、結構、項目或結果。舉例而言，一「大致上沒有(substantially free of) J 顆粒的組成可為完全缺乏顆粒一樣。換句話說，一「大致上沒有」一成分或元素的組成只要在所關注的特性上沒有可測量到的影響，可實際上依然包含這樣的物質。
如本文中所使用，「功能界面(functional interface)」是指一位於完全不同的材料之間的界面，該界面具有一限定功能。舉例而言，位於石墨烯與六方氮化硼之間的界面是為一功能界面，依據所利用的特定石墨烯與六方氮化硼材料的特性，該功能界面具有一限定的功能。此外，位於不同種類的石墨烯材料之間的該界面，或者位於不同種類的六方氮化硼之間的該界面，均可考慮作為一功能界面。定義功能的例子包括但不受限於導電的、半導電的、電容的、絕緣的功能。如本文中所使用，「大約(about)」是通過提供可能比端點「高一些(a little above)」或「低一些(a little below)」的數值而提供數值範圍端點的彈性。為方便起見，如本文中所使用，可將多個物品、結構元件、組成元件及/或材料呈現於共同清單中。然而，應將此等清單理解為該清單的每一成員經個別識別為個別及獨特的成員。因此，若無相反指示，則不應將該清單中的個別成員解釋為均等於其他成員，而理解為同一清單中的任何其他成員的實際等效形式。濃度、量及其他數值資料在本文中可以範圍格式表示或呈現。應了解，該種範圍格式僅為方便及簡單起見而使用，且因此應靈活地解釋為不但包括明確在該範圍界限內所列的數值，而且包括涵蓋於彼範圍內的所有個別數值或子範圍，就如同明確列出每一數值及子範圍。舉例而言，「約1至約5 (about 1 to about 5)」的數值範圍應解釋為不但包括約 1至約5的明確所列值，而且包括所指範圍內的個別值及子範圍。因此，在此數值範圍內包括例如2、3及4的個別值以及例如1至3、2至4及3至5等的子範圍，以及個別的1、2、3、 4及5。所述的此原理同樣適用於僅列出一個數值(如最小值或最大值)的範圍。此外，該種解釋應不管範圍的寬度或所描述的特徵如何而均可應用。本發明本發明是關於新穎的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置。進一步而言，本發明的範圍應包含的不只是不同種類的電子裝置，製造此類裝置所使用的部件以及材料亦屬於本發明的範圍。石墨烯是為具有Sp2的碳原子鍵且具單一原子厚度的薄片，其碳原子是緊密堆疊成具有蜂巢結晶晶格的碳環的結構。石墨烯中的碳-碳鍵長約為1.45埃(A),比鑽石的長度1.54 A短。石墨烯是其他石墨材料的基本結構元素，該石墨材料包括石墨、納米碳管、富勒烯等。應該注意的是在本發明中「石墨烯」的用語包括有關單一原子層的石墨烯以及多個層狀堆疊的石墨烯。完美石墨烯平面僅由六方晶體所組成，且若是具有晶界存於其中，亦是僅有極少的晶界。任何在石墨烯內的五角形或七角形晶體都會構成缺陷，這種缺陷改變該石墨烯層平坦的性質。舉例而言，單一五角形晶體會使得平面彎曲(warp)呈圓錐狀，當12個五角形晶體於適當的位置時會產生平面的富勒烯。同樣地，單一的七角形晶體會將平面彎曲成鞍狀(saddle-shape)。石墨烯平面的彎曲容易降低電子穩定性以及熱導性，因此某些方面的中，石墨烯平面的彎曲狀態不利於使用在重視電子穩定性以及熱導性等性質的應用上。石墨烯層所具有的物理性質使其成為一有利於結合至各種裝置中的材料。可考慮許多裝置及用途，且以下所舉出的例子不應被視為有任何限制。舉例而言，在一方面中，石墨烯的高電子遷移率使其能夠作為集成電路的元件。在另一方面中，石墨烯能夠作為偵測單一或多個分子(包括氣體)的傳感器。石墨烯層的二維OD)結構能有效地將石墨烯的材料整體暴露於周遭環境中，因而使其成為偵測分子的有效材料。由於氣體分子吸收於石墨烯的表面時，所吸收的位置會在電阻方面呈現局部轉變，因此能夠間接量測前述的分子偵測。石墨烯是一種對於這類偵測相當有用的材料，因石墨烯本身的高導電率以及低雜訊，使其能夠偵測電阻的改變。另於一方面中，可利用一石墨烯層作為表面聲波濾波器(surface acoustic wave filter, SAW filter)，在此情形中，由於該石墨烯材料的共振而能夠傳遞電壓信號。在又一方面中，可使用石墨烯作為壓力傳感器，當石墨烯晶格於壓力環境下產生缺陷，則在此壓力下可偵測到電阻的改變。在一方面中，可利用石墨烯層作為應用於LED、LCD 以及太陽能電池板的透明電極。此外，石墨烯可與絕緣材料(例如Mylar 膜)共同卷繞以製造電容器。再者，石墨烯能夠與絕緣的六方氮化硼共同卷繞以製造絕佳的電容器材料。 進一步而言，石墨烯可鋪設於半導體材料(如矽)上，且經蝕刻而製造出電子裝置的連接線 (electrical interconnects)0在本發明的一些方面中，石墨烯層能夠摻雜各種摻雜物，摻雜物能用以改變在石墨烯層堆疊體中石墨烯層之間的物理交互作用。這種摻雜能在該石墨烯層形成時產生，或者能在石墨烯層形成的後通過在層狀結構中沉積摻雜物而產生。舉例而言，通過摻雜硼能夠形成P型半導體。各種摻雜物都能夠用以摻雜於石墨烯層中，特定例子但不受限於包括硼、磷、氮以及其組合。摻雜也能用以改變石墨烯層中特定區域的電子遷移率，以在層狀結構中形成電路，這種區域特定的摻雜能夠在石墨烯層中分布電路圖形。進一步而言，當石墨烯層具有高電子遷移率時，於堆疊體中的石墨烯層之間的導電性則會被限制。通過摻雜金屬原子或其他導電材料，能夠增加在堆疊的層狀結構中的電子遷移率。六方氮化硼為具有單一原子厚度的薄片，於此處中，六方氮化硼是由Sp2鍵的氮化硼的原子緊密堆疊成一平面晶格結構。這類層狀結構可包含有單一六方氮化硼層或多個六方氮化硼層的堆疊體。進一步而言，依據本發明的態樣中，該多個六方氮化硼層為高品質材料，若有任何晶界存在的話則亦僅具有極少的晶界。六方氮化硼的物理特性使其成為一有利於結合至各種裝置的材料。舉例而言，六方氮化硼具有固體中最短的鍵長度(1.42A)。 因此，此材料具有寬能隙且能發出深紫外線(de印ultraviolet (UV) radiation)，此特性對於納米光刻技術以及通過UV激發螢光技術形成白光LED，皆非常有用。在另一實施例中，石墨烯或單一氮化硼也具有高音速與導熱性，因此其能用於超高頻率的表面聲波濾波器、超音速產生器以及散熱器。由於其六角對稱性，該石墨烯或氮化硼等材料亦有壓電性質(piezoelectric)。在其他實施例中，石墨烯或氮化硼層能用來作為化學吸附氣體的感應器、用於通過在水溶液中電解以分析離子(例如鉛)的PPB程度的精密電極、具有氫終結 (hydrogen termination)的透明電極等。在本發明的一些方面中，六方氮化硼層能夠摻雜各種摻雜物，摻雜物能用以改變六方氮化硼層的物理性質，和/或其能用以改變六方氮化硼層堆疊體中六方氮化硼層之間的物理交互作用。這類摻雜能在六方氮化硼層形成時通過將摻雜物添加至模具總成中而產生，或者能在六方氮化硼層形成的後通過在層狀結構中沉積摻雜物而產生。各種摻雜物都能用以摻雜於六方氮化硼中，特定例子包括但不受限於矽、鎂及其組合物。將矽摻雜於六方氮化硼可形成N型半導體材料。本發明亦提供石墨烯/六方氮化硼複合材料。例如在一方面中，電子前驅物材料具有一複合材料，包括一石墨烯層以及設置於該石墨烯層上的六方氮化硼層。在一特定方面中，該複合材料包括多個間隔設置的石墨烯層以及六方氮化硼層。這些層狀結構能夠用於各種電子元件中，其是能夠被所屬技術領域中具有通常知識者所了解。可考慮各種裝置來結合六方氮化硼和石墨烯層。舉例而言，六方氮化硼層具有高能隙(Band gap)，且因此為良好的絕緣體。通過間隔設置石墨烯與六方氮化硼層，能夠產生有效電容量的材料，此複合材料是以堆疊、平面排列或層狀捲曲形成複合圓柱型態而產生， 其他可能的用途包括通過石墨烯連接線相互連結的三維氮化硼電晶體的集成電路、汽車電池、太陽能電池、筆記型電腦的電池以及手機的電池之類。三維集成電路先前在設計上已經是有問題的，主要在於熱能管理上的困難，然而石墨烯以及六方氮化硼材料的高熱導率能夠促使三維電路中的熱能移動，因而至少部分解決此類熱能管理上的問題。此外，由於此複合材料具有薄的截面而能產生平行式太陽能電池，進一步的用途包括氣體和微生物傳感器，以及DNA和蛋白質晶片。能夠通過將石墨烯與六方氮化硼層連結在一起而製成上述複合材料，或者通過形成一層狀結構於另一層狀結構上而製成上述複合材料。舉例而言，在一方面中，製造石墨烯 /六方氮化硼複合材料的方法包括提供一具有石墨烯層且設置於一基材上的模板，以及沉積一氮化硼源材料於該石墨烯層上以於其上形成一六方氮化硼層，因此在沉積時使用石墨烯層作為六方氮化硼層的模板，該六方氮化硼層是通過任何已知的方法所沉積而成，包括化學氣相沉積法(CVD)和物理氣相沉積法(PVD)。此外，一石墨烯層沉積時可利用一六方氮化硼層作為模板。因此，各種電子裝置皆能考慮結合石墨烯、六方氮化硼，或同時結合兩者。因此應了解的是，本發明並非限定於此處所揭示的實施例，任何電子裝置結合這類材料均屬於本發明的範疇。舉例而言，在本發明的一方面中是提供一種電子裝置，包括一石墨烯層以及一連接於該石墨烯層且呈平面狀的六方氮化硼層，並且於該兩者之間形成一功能界面。利用石墨烯與六方氮化硼能夠產生各種功能界面，以下將揭示本發明中一些非限定的實施例。在本發明的一方面中，該功能界面是可為一絕緣性功能界面，該六方氮化硼材料使該石墨烯材料呈電絕緣時，其界面便為一絕緣性功能界面。可考慮各種石墨烯與六方氮化硼的結構形態。在一方面中，舉例而言，該石墨烯可為電子電路，而設置該六方氮化硼以使該石墨烯呈電絕緣。此外，該六方氮化硼的熱性質能夠達到通過這類絕緣材料從該電子裝置中傳遞熱能的作用。在一些方面中，該石墨烯層為多個石墨烯電路層，該多個石墨烯電路層至少部分通過該六方氮化硼層或該多個六方氮化硼層而呈相互隔離。如圖1所示，舉例而言，一第一石墨烯電路12能夠通過一個或多個六方氮化硼層16而與一第二石墨烯電路14呈電絕緣。因此該六方氮化硼層16能夠達到將該多個石墨烯電路元件12、14相互隔離，並同時自該電子裝置中傳遞熱能。在本發明的另一方面中，該功能界面為一電容式功能界面。該石墨烯與該六方氮化硼材料之間相互作用以作為二極材料時，其界面便為一電容式功能界面。各種能夠提供此功能的石墨烯與六方氮化硼的結構形態皆能考慮。舉例而言，在一方面中該石墨烯層與該六方氮化硼層是呈間隔設置的關係，這類間隔設置的關係包括每一材料的一個或多個層狀結構呈現間隔設置的型態。於呈現此類間隔設置的關係時，該石墨烯的導電性質與該六方氮化硼的絕緣性質能夠形成有效的電容式界面。在一特定方面中，該石墨烯層是為多個石墨烯的層狀結構，而該六方氮化硼層是為多個六方氮化硼的層狀結構，該多個層狀結構是間隔設置以形成堆疊關係。在另一方面中，該石墨烯層以及該六方氮化硼層共同卷繞以形成間隔設置的關係。如圖2所示，一石墨烯層22以及一六方氮化硼層M能夠共同卷繞， 以形成圓柱狀的電容器。該多個層狀結構能夠環繞於一中心材料26的周緣而卷繞，該中心材料沈可以是導電的、不導電的，或半導電的。此外，該電容器於圖式中沈所指的位置是可為一空間，或者可為該石墨烯層和/或該六方氮化硼層的一部份。此外，在一方面中金屬原子可插置於該六方氮化硼層中，以改變該六方氮化硼層的導電率。這類裝置亦可用作為儲存電能的電池。—種類似的電容式裝置亦可由間隔設置石墨烯層而製成。舉例而言，於相鄰層狀結構之間具有絕緣特性的石墨烯層能夠間隔設置或共同卷繞以形成電容器。這類絕緣的石墨烯材料可由氫化(如石墨烷)或滷化石墨烯材料而製成。於一例子中可使用的滷素原子是為氟。於本發明的一方面中，該功能界面為一半導電功能界面。該石墨烯與該六方氮化硼材料之間相互作用以作為半導體材料時，其界面便為一半導電功能界面。可考慮各種能夠提供此功能的石墨烯與六方氮化硼的結構形態。該石墨烯層、六方氮化硼層，或者該石墨烯層與六方氮化硼層兩者，皆可如本文中所描述的方式形成摻雜。能考慮各種半導體裝置，包括此處所描述的各種例子，例如電晶體、太陽能電池、 發光二極體(LED)、液晶顯示裝置(LCD)、集成電路(IC)之類。在一特定的方面中，其是提供一顯示裝置，如圖3所示，該顯示裝置包含有多個石墨烯條32，該多個石墨烯條32用以作為多個導電線路，且該多個導電線路相交於多個定址位置；34。圖3所示的該多個石墨烯條32是呈垂直設置，且必須注意的是，該多個石墨烯條之間能夠產生相同功能而呈現的任何角度的設置，皆應視為本發明的範疇。該多個石墨烯條32電連接於一電源(圖中未示) 以及一開關系統(圖中未示)。因此流經至少兩相交的石墨烯條的電流能夠經過連結於該多個呈現相交的石墨烯條32的交點的定址位置。該裝置進一步包含有一沉積於該多個相交的石墨烯條32之間的六方氮化硼層36，該六方氮化硼層36為一發光半導體，該發光半導體是通過摻雜及堆疊六方氮化硼層而形成。在一些方面中，該六方氮化硼層可摻雜於該多個定址位置，或者在其他方面中全部或大致上全部的六方氮化硼層均可摻雜。當一定址位置被活化時，電流會產生在此位置發光，因而產生一發光半導體。在另一方面中，如圖4所示，一磷光層38是功能性連結於該發光半導體36，該磷光層38受到發光半導體的光激發後而發出有色的光，因而能夠顯示多種色彩。該多個定址位置與該磷光層亦可排列以產生可供顯示多種色彩的像素。至少兩發光半導體區域連結於至少兩定址位置以及至少兩磷光層以形成一像素，而該至少兩磷光層是可發出至少兩種不同顏色的光。在一些方面中，一像素可包括至少三個發光半導體區域，且該至少三個發光半導體區域連結於至少三個定址位置以及至少三個磷光層，而該至少三個磷光層是可發出至少三種不同顏色的光。本發明亦提供一種傳感晶片。在一方面中，舉例而言，傳感晶片包含有一石墨烯表面，且該石墨烯表面是經多個抗原功能化。舉例而言，抗原利用胺基結合於一石墨烯基質上。含有抗體的生物流體可傳遞至該石墨烯基質，而使相互匹配的抗體與抗原能夠結合，一旦該生物流體被洗去後，便可對這類相匹配的抗體與抗原進行鑑定。本發明亦提供數據和/或全像式(halographic)儲存裝置，這類裝置包括一石墨烯表面，且該石墨烯表面末緣終結於一具有多個氫原子與多個滷素原子的圖案，該圖案是經過編碼以作為儲存用途或全像式圖案表現數據，可利用雷射將該數據資料擷取成原始數據(raw data)形式或全像式影像。本發明亦提供分子檢驗裝置。在一方面中，舉例而言，這類裝置可包括一呈平面狀的六方氮化硼表面以及一結合於該六方氮化硼表面的電源。該六方氮化硼表面具有非對稱的晶格結構，電磁脈衝能夠誘導該非對稱的晶格結構。可將不明分子連結於該六方氮化硼晶格的一部份，由於不明分子而導致穿越該六方氮化硼的音波的音速衰減，可用於測量不明分子的資訊，例如因此測量出不明分子的分子量。可利用此裝置通過該六方氮化硼層的一端到另一端的時間延遲測定分子、化合物、細菌、病毒的類的重量。由於該六方氮化硼表面所涉及的區域廣大，隨著高解析度而可獲得相當正確的測定結果。本發明亦提供可供化學儲存的裝置，舉例而言，在一方面中位於石墨烯與六方氮化硼的該界面可被用以儲存氫(分子或原子)。以儲存氫原子而言，可插置鈀或鎳以作為將氫分子裂解為氫原子的催化劑。可利用加熱或施加電壓以釋放所儲存的氫，在一方面中，這類裝置可被用以儲存氫並且利用氫作為燃料來源。在另一方面中，這類氫儲存可用以作為鋰電池的陰極。本發明亦提供可供電子儲存的裝置。舉例而言，在一方面中，被絕緣的六方氮化硼層所隔離的石墨烯層能夠吸引電子，通過此特點可以形成用來儲存電力的小型電池。本發明亦提供可供用於夜視裝置的材料。舉例而言，在一方面中，可以摻雜六方氮化硼/石墨烯複合材料中的該六方氮化硼層(例如摻入碳或是氮化二碳硼(BC2N))以吸收紅外線。位在下層的石墨烯層可以產生圖樣而形成正交矩陣於相反側或同一側上，以獲取光電。本發明亦提供可供使用於生物分子檢測的晶片或陣列的裝置，在一方面中，舉例而言，具有胺基、氧基、或羧基端而功能化的六方氮化硼、石墨烯或六方氮化硼/石墨烯複合材料可以產生DNA晶片或陣列。於高濃度的環境下，該表面吸收核酸與胺基酸，而加熱則能夠釋放這類胺基酸以用於生物上的應用。同樣地，胜肽(又稱縮氨酸，P印tides)可散布於該六方氮化硼的表面以用來檢驗DNA分子。本發明亦提供可供用於兆赫通訊裝置，由於石墨烯或六方氮化硼表面的高硬度， 而於一邊框中能夠放大高頻率震動。此裝置可通過聚積足夠的共振能量而用於作為超聲波 「雷射」裝置的產生器。六方氮化硼與石墨烯材料額外的各種細節包括製備方法及其用途可在申請人隨附的幾個申請案中找到美國第61/079，064號專利申請案、美國第61/145，707號專利申請案、美國第61/259，948，號專利申請案、美國第12/499，647號專利申請案、美國第 12/713，004號專利申請案以及美國第12/899，786號專利申請案，上述各申請案整合於本文中以作為參考。可將各種工藝技術應用於石墨烯。在一方面中，舉例而言，石墨烯層的表面可以被功能化以產生各種具有不同的電、機械、且/或化學性質的材料。在一方面中，可將一個或多個石墨烯的表面氫化以形成石墨烷。在足夠的表面預處理下，許多其他的官能基能夠以共價或離子的形式結合於石墨烯且/或六方氮化硼，而官能基則例如羧基、滷素基團(例如氟基、氯基、溴基)、金屬、內吞基團(endocytic group)以及其他含碳鏈狀基團(carboncontaining chain)。這類官能基能夠作為供額外的基團用以連結的中間配位體，或者當具有特定的理想功能時可作為其自身的終端連結。此外，由於Sp2鍵的熱收縮性質，使石墨烯膜的皺紋或摺痕可通過加熱方式將其拉直或修補，令該石墨烯材料氫化成石墨烷亦可有拉直作用。在一些情況下，可於一氫氣環境下對該材料加熱以修補及拉直該石墨烯。以上所示僅為本發明的優選實施例，對本發明而言僅是說明性的，而非限制性的。 在本專業技術領域具通常知識人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效的變更，但都將落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，其包含有一石墨烯層；以及一與該石墨烯層相接且呈平面狀的六方氮化硼層，且石墨烯層與六方氮化硼層兩者之間形成有一功能界面。
2.根據權利要求1所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該功能性界面是為一絕緣性功能界面。
3.根據權利要求2所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該石墨烯層是為一電子電路，且該六方氮化硼層設置於使該石墨烯層絕緣，且自該電子裝置中傳導熱量。
4.根據權利要求2所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該石墨烯層是為多個石墨烯電路層，且該多個石墨烯電路層通過該六方氮化硼層而使石墨烯電路層彼此至少部分相互絕緣。
5.根據權利要求1所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該功能界面是為一半導電的功能界面。
6.根據權利要求5所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該裝置進一步包含有一電源；該石墨烯層作為多個電性結合至該電源的導電線路且相交於多個定址位置；以及該六方氮化硼層作為多個位於該多個定址位置的導電線路之間的發光半導體，其中來自該電源而施加於該多個定址位置的能量是使該發光半導體發光。
7.根據權利要求6所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，個別的發光半導體是為多個經摻雜且相互堆疊的的六方氮化硼層。
8.根據權利要求6所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，其進一步包含有一功能性地連接於該發光半導體的磷光層，該磷光層受到發光半導體的光激發後而發出有色的光。
9.根據權利要求8所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該多個發光半導體是共同連結成多個群組，各群組中具有至少兩發光半導體，因此形成多個像素，且其中個別像素的多個發光半導體包含有至少兩磷光層而發出至少兩種不同色彩的光。
10.根據權利要求8所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該電子裝置是為一電子顯示器。
11.根據權利要求1所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該功能界面是為一電容式功能界面。
12.根據權利要求11所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該石墨烯層與該六方氮化硼層之間是呈相互間隔設置的關係，且其中該相互間隔設置的關係形成該電容式功能界面。
13.根據權利要求12所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該石墨烯層是為多個層狀的石墨烯，且該六方氮化硼層是為多個層狀的六方氮化硼，且其中該多個層狀的石墨烯以及該多個層狀的六方氮化硼之間是形成相互間隔設置的關係。
14.根據權利要求12所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，該石墨烯層以及該平面六方氮化硼層共同卷繞而形成相互間隔設置的關係。
15.根據權利要求14所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特徵在於，其進一步包含有插置於該平面六方氮化硼層的金屬原子。
16.一種感應晶片，其包含有一由通過多個抗原而功能化的石墨烯表面。
17.—種全像儲存裝置，其包含有一石墨烯表面，該石墨烯表面的末緣終結於一具有多個氫原子與多個滷素原子的圖樣，其中全像數據是表現於該由氫原子與滷素原子所構成的圖樣。
18.一種集成電路連接線裝置，其包含有多個石墨烯電路，該多個石墨烯電路連接至少兩電子元件。
19.一種表面聲波濾波裝置，其包含有一呈平面狀的六方氮化硼表面以及一連結於該六方氮化硼表面的電源，該平面六方氮化硼表面供連結於一試驗基材，利用該試驗基材的音速的衰減以測量其分子量。
全文摘要
本發明是關於一種關於石墨烯層、六方氮化硼層與其他由sp2鍵的原子所組成的材料以及其相關方法。在一方面中，本發明提供具有石墨烯與六方氮化硼的裝置。在一方面中，舉例而言，提供一電子裝置，其包含有一石墨烯層以及一結合至該石墨烯層且呈平面狀的六方氮化硼層，且該兩者之間形成有一功能界面。依據該裝置在功能上的理想需求，可考慮許多種功能界面。
文檔編號H01L29/06GK102184942SQ201010617668
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年1月4日
發明者宋健民 申請人:宋健民