具有石墨烯与六方氮化硼的装置以及其相关装置

摘要

本发明是关于一种关于石墨烯层、六方氮化硼层与其他由sp2键的原子所组成的材料以及其相关方法。在一方面中，本发明提供具有石墨烯与六方氮化硼的装置。在一方面中，举例而言，提供一电子装置，其包含有一石墨烯层以及一结合至该石墨烯层且呈平面状的六方氮化硼层，且该两者之间形成有一功能界面。依据该装置在功能上的理想需求，可考虑许多种功能界面。

说明书

本发明主张于2010年1月4日申请的美国第61/292,098号专利申请案的优先权，该案整合于本文中以供参考。

技术领域

本发明涉及具有石墨烯与氮化硼的装置及其相关方法。因此，本发明涉及化学与材料科学领域。

背景技术

石墨烯通常被定义为单一原子厚度具有sp2键的碳原子的平板，该多个碳原子是紧密堆叠成具有蜂巢结晶晶格的苯环结构，此二维材料在层状结构的平面呈现高电子迁移率以及优异的导热性。石墨是由多个彼此相互平行堆叠的层状石墨烯所组成。

石墨烯广泛地使用于描述很多碳基材料(包括石墨、大型富勒烯、纳米管等))的特性，例如，碳纳米管可为石墨烯卷起形成纳米尺寸的圆柱体。再者，平面石墨烯本身已经被推定为不存在于游离态(free state)，且对于弯曲结构(如炭灰、富勒烯、纳米管等)的形成是不稳定的。

目前已有人企图结合石墨烯于电子装置(如电晶体)中，然而这样的企图通常因为与具有适合结合至这种装置中的适合尺寸的高品质石墨烯层的制造有关的问题而无法成功。产生石墨烯层的一种技术涉及将石墨烯从高定向热解石墨剥下，使用这种方法，只会产生小片体，它们通常太小以致于无法适用在电子应用中。

发明内容

本发明提供具有石墨烯与六方氮化硼(hBN)的装置。在一方面中，举例而言，本发明是提供一种包含有一石墨烯层与一结合至该石墨烯层且呈平面状的六方氮化硼层，且石墨烯层与六方氮化硼层两者之间形成有一功能界面。依据此装置在功能上的需求，可考虑许多种功能界面。

在一方面中，该功能界面是可为一绝缘性功能界面。可考虑各种石墨烯与六方氮化硼的结构形态以使两者之间的一绝缘性功能界面具有用处，且几乎结合有这类界面的任何用途或装置均应属于本发明的范畴。举例而言，在一特定的方面中，该石墨烯为电子电路，而设置该六方氮化硼以使该石墨烯呈电绝缘，并能够从该电子装置中传递热能。在另一方面中，该石墨烯层为多个石墨烯电路层，该多个石墨烯电路层至少部分通过该六方氮化硼层而呈相互隔离。

在另一方面中该功能界面为一半导电功能界面。可考虑各种石墨烯与六方氮化硼的结构形态以使得两者间的一半导电功能界面具有用处，且几乎结合有这类界面的任何用途或装置均应属于本发明的范畴。在一特定的方面中，举例而言，该装置可包含有一电源，该石墨烯层具有多个电连接于该电源的导电线路，且该多个导电线路相交于多个定址位置，而该六方氮化硼层具有多个发光半导体，且该多个发光半导体是位于该多个定址位置上的该多个导电线路之间。来自该电源的电能施加于该多个定址位置而能够使该多个发光半导体发光。在一特定的方面中，个别的发光半导体是由多个已掺杂的六方氮化硼层所相互堆叠而成。在另一方面中，一磷光层是功能性地连接于该发光半导体，其中该磷光层受到发光半导体的光激发后而发出有色的光。在又另一方面中，该多个发光半导体是共同连结成多个群组，各群组的中包含有至少两发光半导体，因此形成多个像素，且其中个别像素的多个发光半导体包含有至少两磷光层而可发出至少两种不同色彩的光，可以依需求使用额外的磷光层。在一特定的方面中，这类装置可为一电子显示器。

在另一方面中，该功能界面为一电容式功能界面。可考虑各种石墨烯与六方氮化硼的结构形态皆以使两者之间的一电容式功能界面具有用处，且几乎结合有这类界面的任何用途或装置均应属于本发明的范畴。在一特定的方面中，举例而言，该石墨烯层与该六方氮化硼层是呈间隔设置的关系，且其中该间隔设置的关系能够形成该电容式功能界面。在另一方面中，该石墨烯层是为多个石墨烯的层状结构，而该六方氮化硼层是为多个六方氮化硼的层状结构，该多个层状结构是呈间隔设置的关系。但在另一方面中，该石墨烯层以及该六方氮化硼层共同卷绕以形成间隔设置的关系。此外，在一方面中可插置金属原子于该六方氮化硼层中。

由此，本发明的各种特征已广泛地概述，以便可更能理解下文所描述的本发明实施方式，且可更了解本发明对此项技术的贡献。根据以下本发明的实施方式及权利要求，本发明的其他特征将更加清楚，亦可通过实施本发明得以了解。

附图说明

图1为本发明的一实施例的电子装置的示意图。

图2为本发明的另一实施例的电子装置的示意图。

图3为本发明的又一实施例的电子装置的示意图。

图4为本发明的再一实施例的电子装置的示意图。

具体实施方式

定义

在描述及主张本发明时，将根据下文所阐述的定义使用以下用词。

所使用的单数型态字眼如「一」和「该」，除非在上下文中清楚明白的指示为单数，否则这些单数型态的先行词亦包括多个对象，因此例如「一层」包括一个或多个这样的层；「该材料」包括一个或多个这种材料。

如本文中所使用，「大致上(substantially)」是指步骤、特性、性质、状态、结构、项目或结果的完全、接近完全的范围或程度。例如，一「大致上」被包覆的物体是指该物体完全被包覆或几乎完全被包覆。而离绝对完全确实可允许的偏差可在不同情况下依照特定上下文来决定。然而，通常来说接近完全就如同获得绝对或完整的完全具有相同的总体结果。所用的「大致上」在当使用于负面含义亦等同于适用，以表示完全或接近完全缺乏步骤、特性、性质、状态、结构、项目或结果。举例而言，一「大致上没有(substantially free of)」颗粒的组成可为完全缺乏颗粒一样。换句话说，一「大致上没有」一成分或元素的组成只要在所关注的特性上没有可测量到的影响，可实际上依然包含这样的物质。

如本文中所使用，「功能界面(functional interface)」是指一位于完全不同的材料之间的界面，该界面具有一限定功能。举例而言，位于石墨烯与六方氮化硼之间的界面是为一功能界面，依据所利用的特定石墨烯与六方氮化硼材料的特性，该功能界面具有一限定的功能。此外，位于不同种类的石墨烯材料之间的该界面，或者位于不同种类的六方氮化硼之间的该界面，均可考虑作为一功能界面。定义功能的例子包括但不受限于导电的、半导电的、电容的、绝缘的功能。

如本文中所使用，「大约(about)」是通过提供可能比端点「高一些(a little above)」或「低一些(a little below)」的数值而提供数值范围端点的弹性。

为方便起见，如本文中所使用，可将多个物品、结构元件、组成元件及/或材料呈现于共同清单中。然而，应将此等清单理解为该清单的每一成员经个别识别为个别及独特的成员。因此，若无相反指示，则不应将该清单中的个别成员解释为均等于其他成员，而理解为同一清单中的任何其他成员的实际等效形式。

浓度、量及其他数值资料在本文中可以范围格式表示或呈现。应了解，该种范围格式仅为方便及简单起见而使用，且因此应灵活地解释为不但包括明确在该范围界限内所列的数值，而且包括涵盖于彼范围内的所有个别数值或子范围，就如同明确列出每一数值及子范围。举例而言，「约1至约5(about 1 to about 5)」的数值范围应解释为不但包括约1至约5的明确所列值，而且包括所指范围内的个别值及子范围。因此，在此数值范围内包括例如2、3及4的个别值以及例如1至3、2至4及3至5等的子范围，以及个别的1、2、3、4及5。所述的此原理同样适用于仅列出一个数值(如最小值或最大值)的范围。此外，该种解释应不管范围的宽度或所描述的特征如何而均可应用。

本发明

本发明是关于新颖的具有石墨烯与六方氮化硼的装置。进一步而言，本发明的范围应包含的不只是不同种类的电子装置，制造此类装置所使用的部件以及材料亦属于本发明的范围。

石墨烯是为具有sp²的碳原子键且具单一原子厚度的薄片，其碳原子是紧密堆叠成具有蜂巢结晶晶格的碳环的结构。石墨烯中的碳-碳键长约为1.45埃比钻石的长度短。石墨烯是其他石墨材料的基本结构元素，该石墨材料包括石墨、纳米碳管、富勒烯等。应该注意的是在本发明中「石墨烯」的用语包括有关单一原子层的石墨烯以及多个层状堆叠的石墨烯。

完美石墨烯平面仅由六方晶体所组成，且若是具有晶界存于其中，亦是仅有极少的晶界。任何在石墨烯内的五角形或七角形晶体都会构成缺陷，这种缺陷改变该石墨烯层平坦的性质。举例而言，单一五角形晶体会使得平面弯曲(warp)呈圆锥状，当12个五角形晶体于适当的位置时会产生平面的富勒烯。同样地，单一的七角形晶体会将平面弯曲成鞍状(saddle-shape)。石墨烯平面的弯曲容易降低电子稳定性以及热导性，因此某些方面的中，石墨烯平面的弯曲状态不利于使用在重视电子稳定性以及热导性等性质的应用上。

石墨烯层所具有的物理性质使其成为一有利于结合至各种装置中的材料。可考虑许多装置及用途，且以下所举出的例子不应被视为有任何限制。举例而言，在一方面中，石墨烯的高电子迁移率使其能够作为集成电路的元件。在另一方面中，石墨烯能够作为侦测单一或多个分子(包括气体)的传感器。石墨烯层的二维(2D)结构能有效地将石墨烯的材料整体暴露于周遭环境中，因而使其成为侦测分子的有效材料。由于气体分子吸收于石墨烯的表面时，所吸收的位置会在电阻方面呈现局部转变，因此能够间接量测前述的分子侦测。石墨烯是一种对于这类侦测相当有用的材料，因石墨烯本身的高导电率以及低杂讯，使其能够侦测电阻的改变。另于一方面中，可利用一石墨烯层作为表面声波滤波器(surface acoustic wave filter，SAW filter)，在此情形中，由于该石墨烯材料的共振而能够传递电压信号。在又一方面中，可使用石墨烯作为压力传感器，当石墨烯晶格于压力环境下产生缺陷，则在此压力下可侦测到电阻的改变。在一方面中，可利用石墨烯层作为应用于LED、LCD以及太阳能电池板的透明电极。此外，石墨烯可与绝缘材料(例如Mylar膜)共同卷绕以制造电容器。再者，石墨烯能够与绝缘的六方氮化硼共同卷绕以制造绝佳的电容器材料。进一步而言，石墨烯可铺设于半导体材料(如硅)上，且经蚀刻而制造出电子装置的连接线(electrical interconnects)。

在本发明的一些方面中，石墨烯层能够掺杂各种掺杂物，掺杂物能用以改变在石墨烯层堆叠体中石墨烯层之间的物理交互作用。这种掺杂能在该石墨烯层形成时产生，或者能在石墨烯层形成的后通过在层状结构中沉积掺杂物而产生。举例而言，通过掺杂硼能够形成P型半导体。各种掺杂物都能够用以掺杂于石墨烯层中，特定例子但不受限于包括硼、磷、氮以及其组合。掺杂也能用以改变石墨烯层中特定区域的电子迁移率，以在层状结构中形成电路，这种区域特定的掺杂能够在石墨烯层中分布电路图形。进一步而言，当石墨烯层具有高电子迁移率时，于堆叠体中的石墨烯层之间的导电性则会被限制。通过掺杂金属原子或其他导电材料，能够增加在堆叠的层状结构中的电子迁移率。

六方氮化硼为具有单一原子厚度的薄片，于此处中，六方氮化硼是由sp²键的氮化硼的原子紧密堆叠成一平面晶格结构。这类层状结构可包含有单一六方氮化硼层或多个六方氮化硼层的堆叠体。进一步而言，依据本发明的态样中，该多个六方氮化硼层为高品质材料，若有任何晶界存在的话则亦仅具有极少的晶界。六方氮化硼的物理特性使其成为一有利于结合至各种装置的材料。举例而言，六方氮化硼具有固体中最短的键长度因此，此材料具有宽能隙且能发出深紫外线(deep ultraviolet(UV)radiation)，此特性对于纳米光刻技术以及通过UV激发萤光技术形成白光LED，皆非常有用。在另一实施例中，石墨烯或单一氮化硼也具有高音速与导热性，因此其能用于超高频率的表面声波滤波器、超音速产生器以及散热器。由于其六角对称性，该石墨烯或氮化硼等材料亦有压电性质(piezoelectric)。在其他实施例中，石墨烯或氮化硼层能用来作为化学吸附气体的感应器、用于通过在水溶液中电解以分析离子(例如铅)的PPB程度的精密电极、具有氢终结(hydrogen termination)的透明电极等。

在本发明的一些方面中，六方氮化硼层能够掺杂各种掺杂物，掺杂物能用以改变六方氮化硼层的物理性质，和/或其能用以改变六方氮化硼层堆叠体中六方氮化硼层之间的物理交互作用。这类掺杂能在六方氮化硼层形成时通过将掺杂物添加至模具总成中而产生，或者能在六方氮化硼层形成的后通过在层状结构中沉积掺杂物而产生。各种掺杂物都能用以掺杂于六方氮化硼中，特定例子包括但不受限于硅、镁及其组合物。将硅掺杂于六方氮化硼可形成N型半导体材料。

本发明亦提供石墨烯/六方氮化硼复合材料。例如在一方面中，电子前驱物材料具有一复合材料，包括一石墨烯层以及设置于该石墨烯层上的六方氮化硼层。在一特定方面中，该复合材料包括多个间隔设置的石墨烯层以及六方氮化硼层。这些层状结构能够用于各种电子元件中，其是能够被所属技术领域中具有通常知识者所了解。

可考虑各种装置来结合六方氮化硼和石墨烯层。举例而言，六方氮化硼层具有高能隙(Band gap)，且因此为良好的绝缘体。通过间隔设置石墨烯与六方氮化硼层，能够产生有效电容量的材料，此复合材料是以堆叠、平面排列或层状卷曲形成复合圆柱型态而产生，其他可能的用途包括通过石墨烯连接线相互连结的三维氮化硼电晶体的集成电路、汽车电池、太阳能电池、笔记型电脑的电池以及手机的电池之类。三维集成电路先前在设计上已经是有问题的，主要在于热能管理上的困难，然而石墨烯以及六方氮化硼材料的高热导率能够促使三维电路中的热能移动，因而至少部分解决此类热能管理上的问题。此外，由于此复合材料具有薄的截面而能产生平行式太阳能电池，进一步的用途包括气体和微生物传感器，以及DNA和蛋白质芯片。

能够通过将石墨烯与六方氮化硼层连结在一起而制成上述复合材料，或者通过形成一层状结构于另一层状结构上而制成上述复合材料。举例而言，在一方面中，制造石墨烯/六方氮化硼复合材料的方法包括提供一具有石墨烯层且设置于一基材上的模板，以及沉积一氮化硼源材料于该石墨烯层上以于其上形成一六方氮化硼层，因此在沉积时使用石墨烯层作为六方氮化硼层的模板，该六方氮化硼层是通过任何已知的方法所沉积而成，包括化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD)。此外，一石墨烯层沉积时可利用一六方氮化硼层作为模板。

因此，各种电子装置皆能考虑结合石墨烯、六方氮化硼，或同时结合两者。因此应了解的是，本发明并非限定于此处所揭示的实施例，任何电子装置结合这类材料均属于本发明的范畴。举例而言，在本发明的一方面中是提供一种电子装置，包括一石墨烯层以及一连接于该石墨烯层且呈平面状的六方氮化硼层，并且于该两者之间形成一功能界面。利用石墨烯与六方氮化硼能够产生各种功能界面，以下将揭示本发明中一些非限定的实施例。

在本发明的一方面中，该功能界面是可为一绝缘性功能界面，该六方氮化硼材料使该石墨烯材料呈电绝缘时，其界面便为一绝缘性功能界面。可考虑各种石墨烯与六方氮化硼的结构形态。在一方面中，举例而言，该石墨烯可为电子电路，而设置该六方氮化硼以使该石墨烯呈电绝缘。此外，该六方氮化硼的热性质能够达到通过这类绝缘材料从该电子装置中传递热能的作用。在一些方面中，该石墨烯层为多个石墨烯电路层，该多个石墨烯电路层至少部分通过该六方氮化硼层或该多个六方氮化硼层而呈相互隔离。如图1所示，举例而言，一第一石墨烯电路12能够通过一个或多个六方氮化硼层16而与一第二石墨烯电路14呈电绝缘。因此该六方氮化硼层16能够达到将该多个石墨烯电路元件12、14相互隔离，并同时自该电子装置中传递热能。

在本发明的另一方面中，该功能界面为一电容式功能界面。该石墨烯与该六方氮化硼材料之间相互作用以作为二极材料时，其界面便为一电容式功能界面。各种能够提供此功能的石墨烯与六方氮化硼的结构形态皆能考虑。举例而言，在一方面中该石墨烯层与该六方氮化硼层是呈间隔设置的关系，这类间隔设置的关系包括每一材料的一个或多个层状结构呈现间隔设置的型态。于呈现此类间隔设置的关系时，该石墨烯的导电性质与该六方氮化硼的绝缘性质能够形成有效的电容式界面。在一特定方面中，该石墨烯层是为多个石墨烯的层状结构，而该六方氮化硼层是为多个六方氮化硼的层状结构，该多个层状结构是间隔设置以形成堆叠关系。在另一方面中，该石墨烯层以及该六方氮化硼层共同卷绕以形成间隔设置的关系。如图2所示，一石墨烯层22以及一六方氮化硼层24能够共同卷绕，以形成圆柱状的电容器。该多个层状结构能够环绕于一中心材料26的周缘而卷绕，该中心材料26可以是导电的、不导电的，或半导电的。此外，该电容器于图式中26所指的位置是可为一空间，或者可为该石墨烯层和/或该六方氮化硼层的一部份。此外，在一方面中金属原子可插置于该六方氮化硼层中，以改变该六方氮化硼层的导电率。这类装置亦可用作为储存电能的电池。

一种类似的电容式装置亦可由间隔设置石墨烯层而制成。举例而言，于相邻层状结构之间具有绝缘特性的石墨烯层能够间隔设置或共同卷绕以形成电容器。这类绝缘的石墨烯材料可由氢化(如石墨烷)或卤化石墨烯材料而制成。于一例子中可使用的卤素原子是为氟。

于本发明的一方面中，该功能界面为一半导电功能界面。该石墨烯与该六方氮化硼材料之间相互作用以作为半导体材料时，其界面便为一半导电功能界面。可考虑各种能够提供此功能的石墨烯与六方氮化硼的结构形态。该石墨烯层、六方氮化硼层，或者该石墨烯层与六方氮化硼层两者，皆可如本文中所描述的方式形成掺杂。

能考虑各种半导体装置，包括此处所描述的各种例子，例如电晶体、太阳能电池、发光二极管(LED)、液晶显示装置(LCD)、集成电路(IC)之类。在一特定的方面中，其是提供一显示装置，如图3所示，该显示装置包含有多个石墨烯条32，该多个石墨烯条32用以作为多个导电线路，且该多个导电线路相交于多个定址位置34。图3所示的该多个石墨烯条32是呈垂直设置，且必须注意的是，该多个石墨烯条之间能够产生相同功能而呈现的任何角度的设置，皆应视为本发明的范畴。该多个石墨烯条32电连接于一电源(图中未示)以及一开关系统(图中未示)。因此流经至少两相交的石墨烯条的电流能够经过连结于该多个呈现相交的石墨烯条32的交点的定址位置。该装置进一步包含有一沉积于该多个相交的石墨烯条32之间的六方氮化硼层36，该六方氮化硼层36为一发光半导体，该发光半导体是通过掺杂及堆叠六方氮化硼层而形成。在一些方面中，该六方氮化硼层可掺杂于该多个定址位置，或者在其他方面中全部或大致上全部的六方氮化硼层均可掺杂。当一定址位置被活化时，电流会产生在此位置发光，因而产生一发光半导体。

在另一方面中，如图4所示，一磷光层38是功能性连结于该发光半导体36，该磷光层38受到发光半导体的光激发后而发出有色的光，因而能够显示多种色彩。该多个定址位置与该磷光层亦可排列以产生可供显示多种色彩的像素。至少两发光半导体区域连结于至少两定址位置以及至少两磷光层以形成一像素，而该至少两磷光层是可发出至少两种不同颜色的光。在一些方面中，一像素可包括至少三个发光半导体区域，且该至少三个发光半导体区域连结于至少三个定址位置以及至少三个磷光层，而该至少三个磷光层是可发出至少三种不同颜色的光。

本发明亦提供一种传感芯片。在一方面中，举例而言，传感芯片包含有一石墨烯表面，且该石墨烯表面是经多个抗原功能化。举例而言，抗原利用胺基结合于一石墨烯基质上。含有抗体的生物流体可传递至该石墨烯基质，而使相互匹配的抗体与抗原能够结合，一旦该生物流体被洗去后，便可对这类相匹配的抗体与抗原进行鉴定。

本发明亦提供数据和/或全像式(halographic)储存装置，这类装置包括一石墨烯表面，且该石墨烯表面末缘终结于一具有多个氢原子与多个卤素原子的图案，该图案是经过编码以作为储存用途或全像式图案表现数据，可利用激光将该数据资料撷取成原始数据(raw data)形式或全像式影像。

本发明亦提供分子检验装置。在一方面中，举例而言，这类装置可包括一呈平面状的六方氮化硼表面以及一结合于该六方氮化硼表面的电源。该六方氮化硼表面具有非对称的晶格结构，电磁脉冲能够诱导该非对称的晶格结构。可将不明分子连结于该六方氮化硼晶格的一部份，由于不明分子而导致穿越该六方氮化硼的音波的音速衰减，可用于测量不明分子的资讯，例如因此测量出不明分子的分子量。可利用此装置通过该六方氮化硼层的一端到另一端的时间延迟测定分子、化合物、细菌、病毒的类的重量。由于该六方氮化硼表面所涉及的区域广大，随着高解析度而可获得相当正确的测定结果。

本发明亦提供可供化学储存的装置，举例而言，在一方面中位于石墨烯与六方氮化硼的该界面可被用以储存氢(分子或原子)。以储存氢原子而言，可插置钯或镍以作为将氢分子裂解为氢原子的催化剂。可利用加热或施加电压以释放所储存的氢，在一方面中，这类装置可被用以储存氢并且利用氢作为燃料来源。在另一方面中，这类氢储存可用以作为锂电池的阴极。

本发明亦提供可供电子储存的装置。举例而言，在一方面中，被绝缘的六方氮化硼层所隔离的石墨烯层能够吸引电子，通过此特点可以形成用来储存电力的小型电池。

本发明亦提供可供用于夜视装置的材料。举例而言，在一方面中，可以掺杂六方氮化硼/石墨烯复合材料中的该六方氮化硼层(例如掺入碳或是氮化二碳硼(BC₂N))以吸收红外线。位在下层的石墨烯层可以产生图样而形成正交矩阵于相反侧或同一侧上，以获取光电。

本发明亦提供可供使用于生物分子检测的芯片或阵列的装置，在一方面中，举例而言，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/石墨烯复合材料可以产生DNA芯片或阵列。于高浓度的环境下，该表面吸收核酸与胺基酸，而加热则能够释放这类胺基酸以用于生物上的应用。同样地，胜肽(又称缩氨酸，peptides)可散布于该六方氮化硼的表面以用来检验DNA分子。

本发明亦提供可供用于兆赫通讯装置，由于石墨烯或六方氮化硼表面的高硬度，而于一边框中能够放大高频率震动。此装置可通过聚积足够的共振能量而用于作为超声波「激光」装置的产生器。

六方氮化硼与石墨烯材料额外的各种细节包括制备方法及其用途可在申请人随附的几个申请案中找到：美国第61/079,064号专利申请案、美国第61/145,707号专利申请案、美国第61/259,948，号专利申请案、美国第12/499,647号专利申请案、美国第12/713,004号专利申请案以及美国第12/899,786号专利申请案，上述各申请案整合于本文中以作为参考。

可将各种工艺技术应用于石墨烯。在一方面中，举例而言，石墨烯层的表面可以被功能化以产生各种具有不同的电、机械、且/或化学性质的材料。在一方面中，可将一个或多个石墨烯的表面氢化以形成石墨烷。在足够的表面预处理下，许多其他的官能基能够以共价或离子的形式结合于石墨烯且/或六方氮化硼，而官能基则例如羧基、卤素基团(例如氟基、氯基、溴基)、金属、内吞基团(endocytic group)以及其他含碳链状基团(carbon containing chain)。这类官能基能够作为供额外的基团用以连结的中间配位体，或者当具有特定的理想功能时可作为其自身的终端连结。

此外，由于sp²键的热收缩性质，使石墨烯膜的皱纹或折痕可通过加热方式将其拉直或修补，令该石墨烯材料氢化成石墨烷亦可有拉直作用。在一些情况下，可于一氢气环境下对该材料加热以修补及拉直该石墨烯。

以上所示仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。在本专业技术领域具通常知识人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效的变更，但都将落入本发明的保护范围内。