專利名稱：具有石墨烯與六方氮化硼的裝置以及其相關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有石墨烯與氮化硼的裝置及其相關(guān)方法。因此，本發(fā)明涉及化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(gè)碳原子是緊密堆疊成具有蜂巢結(jié)晶晶格的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，此二維材料在層狀結(jié)構(gòu)的平面呈現(xiàn)高電子遷移率以及優(yōu)異的導(dǎo)熱性。石墨是由多個(gè)彼此相互平行堆疊的層狀石墨烯所組成。石墨烯廣泛地使用于描述很多碳基材料(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卷起形成納米尺寸的圓柱體。再者，平面石墨烯本身已經(jīng)被推定為不存在于游離態(tài)(free state)，且對(duì)于彎曲結(jié)構(gòu)(如炭灰、富勒烯、納米管等)的形成是不穩(wěn)定的。目前已有人企圖結(jié)合石墨烯于電子裝置(如電晶體)中，然而這樣的企圖通常因?yàn)榕c具有適合結(jié)合至這種裝置中的適合尺寸的高品質(zhì)石墨烯層的制造有關(guān)的問題而無(wú)法成功。產(chǎn)生石墨烯層的一種技術(shù)涉及將石墨烯從高定向熱解石墨剝下，使用這種方法，只會(huì)產(chǎn)生小片體，它們通常太小以致于無(wú)法適用在電子應(yīng)用中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)明是提供一種包含有一石墨烯層與一結(jié)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(jù)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?？煽紤]各種石墨烯與六方氮化硼的結(jié)構(gòu)形態(tài)以使兩者之間的一絕緣性功能界面具有用處，且?guī)缀踅Y(jié)合有這類界面的任何用途或裝置均應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇。舉例而言，在一特定的方面中，該石墨烯為電子電路，而設(shè)置該六方氮化硼以使該石墨烯呈電絕緣，并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(gè)石墨烯電路層，該多個(gè)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(dǎo)電功能界面?？煽紤]各種石墨烯與六方氮化硼的結(jié)構(gòu)形態(tài)以使得兩者間的一半導(dǎo)電功能界面具有用處，且?guī)缀踅Y(jié)合有這類界面的任何用途或裝置均應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇。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(gè)電連接于該電源的導(dǎo)電線路，且該多個(gè)導(dǎo)電線路相交于多個(gè)定址位置，而該六方氮化硼層具有多個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體，且該多個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體是位于該多個(gè)定址位置上的該多個(gè)導(dǎo)電線路之間。來(lái)自該電源的電能施加于該多個(gè)定址位置而能夠使該多個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體發(fā)光。在一特定的方面中，個(gè)別的發(fā)光半導(dǎo)體是由多個(gè)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于該發(fā)光半導(dǎo)體，其中該磷光層受到發(fā)光半導(dǎo)體的光激發(fā)后而發(fā)出有色的光。在又另一方面中，該多個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體是共同連結(jié)成多個(gè)群組，各群組的中包含有至少兩發(fā)光半導(dǎo)體，因此形成多個(gè)像素，且其中個(gè)別像素的多個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體包含有至少兩磷光層而可發(fā)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?？煽紤]各種石墨烯與六方氮化硼的結(jié)構(gòu)形態(tài)皆以使兩者之間的一電容式功能界面具有用處，且?guī)缀踅Y(jié)合有這類界面的任何用途或裝置均應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇。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(shè)置的關(guān)系，且其中該間隔設(shè)置的關(guān)系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(gè)石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)，而該六方氮化硼層是為多個(gè)六方氮化硼的層狀結(jié)構(gòu)，該多個(gè)層狀結(jié)構(gòu)是呈間隔設(shè)置的關(guān)系。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(shè)置的關(guān)系。此外，在一方面中可插置金屬原子于該六方氮化硼層中。由此，本發(fā)明的各種特征已廣泛地概述，以便可更能理解下文所描述的本發(fā)明實(shí)施方式，且可更了解本發(fā)明對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的貢獻(xiàn)。根據(jù)以下本發(fā)明的實(shí)施方式及權(quán)利要求，本發(fā)明的其他特征將更加清楚，亦可通過實(shí)施本發(fā)明得以了解。


圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例的電子裝置的示意圖。圖2為本發(fā)明的另一實(shí)施例的電子裝置的示意圖。圖3為本發(fā)明的又一實(shí)施例的電子裝置的示意圖。圖4為本發(fā)明的再一實(shí)施例的電子裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式定義在描述及主張本發(fā)明時(shí)，將根據(jù)下文所闡述的定義使用以下用詞。所使用的單數(shù)型態(tài)字眼如「一」和「該」，除非在上下文中清楚明白的指示為單數(shù)， 否則這些單數(shù)型態(tài)的先行詞亦包括多個(gè)對(duì)象，因此例如「一層」包括一個(gè)或多個(gè)這樣的層； 「該材料」包括一個(gè)或多個(gè)這種材料。如本文中所使用，「大致上(substantially)」是指步驟、特性、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目或結(jié)果的完全、接近完全的范圍或程度。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(duì)完全確實(shí)可允許的偏差可在不同情況下依照特定上下文來(lái)決定。然而，通常來(lái)說接近完全就如同獲得絕對(duì)或完整的完全具有相同的總體結(jié)果。 所用的「大致上」在當(dāng)使用于負(fù)面含義亦等同于適用，以表示完全或接近完全缺乏步驟、特性、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目或結(jié)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(guān)注的特性上沒有可測(cè)量到的影響，可實(shí)際上依然包含這樣的物質(zhì)。
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間的界面，該界面具有一限定功能。舉例而言，位于石墨烯與六方氮化硼之間的界面是為一功能界面，依據(jù)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，位于不同種類的石墨烯材料之間的該界面，或者位于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于導(dǎo)電的、半導(dǎo)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(diǎn)「高一些(a little above)」或「低一些(a little below)」的數(shù)值而提供數(shù)值范圍端點(diǎn)的彈性。為方便起見，如本文中所使用，可將多個(gè)物品、結(jié)構(gòu)元件、組成元件及/或材料呈現(xiàn)于共同清單中。然而，應(yīng)將此等清單理解為該清單的每一成員經(jīng)個(gè)別識(shí)別為個(gè)別及獨(dú)特的成員。因此，若無(wú)相反指示，則不應(yīng)將該清單中的個(gè)別成員解釋為均等于其他成員，而理解為同一清單中的任何其他成員的實(shí)際等效形式。濃度、量及其他數(shù)值資料在本文中可以范圍格式表示或呈現(xiàn)。應(yīng)了解，該種范圍格式僅為方便及簡(jiǎn)單起見而使用，且因此應(yīng)靈活地解釋為不但包括明確在該范圍界限內(nèi)所列的數(shù)值，而且包括涵蓋于彼范圍內(nèi)的所有個(gè)別數(shù)值或子范圍，就如同明確列出每一數(shù)值及子范圍。舉例而言，「約1至約5 (about 1 to about 5)」的數(shù)值范圍應(yīng)解釋為不但包括約 1至約5的明確所列值，而且包括所指范圍內(nèi)的個(gè)別值及子范圍。因此，在此數(shù)值范圍內(nèi)包括例如2、3及4的個(gè)別值以及例如1至3、2至4及3至5等的子范圍，以及個(gè)別的1、2、3、 4及5。所述的此原理同樣適用于僅列出一個(gè)數(shù)值(如最小值或最大值)的范圍。此外，該種解釋應(yīng)不管范圍的寬度或所描述的特征如何而均可應(yīng)用。本發(fā)明本發(fā)明是關(guān)于新穎的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置。進(jìn)一步而言，本發(fā)明的范圍應(yīng)包含的不只是不同種類的電子裝置，制造此類裝置所使用的部件以及材料亦屬于本發(fā)明的范圍。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(jié)晶晶格的碳環(huán)的結(jié)構(gòu)。石墨烯中的碳-碳鍵長(zhǎng)約為1.45埃(A),比鉆石的長(zhǎng)度1.54 A短。石墨烯是其他石墨材料的基本結(jié)構(gòu)元素，該石墨材料包括石墨、納米碳管、富勒烯等。應(yīng)該注意的是在本發(fā)明中「石墨烯」的用語(yǔ)包括有關(guān)單一原子層的石墨烯以及多個(gè)層狀堆疊的石墨烯。完美石墨烯平面僅由六方晶體所組成，且若是具有晶界存于其中，亦是僅有極少的晶界。任何在石墨烯內(nèi)的五角形或七角形晶體都會(huì)構(gòu)成缺陷，這種缺陷改變?cè)撌悠教沟男再|(zhì)。舉例而言，單一五角形晶體會(huì)使得平面彎曲(warp)呈圓錐狀，當(dāng)12個(gè)五角形晶體于適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)會(huì)產(chǎn)生平面的富勒烯。同樣地，單一的七角形晶體會(huì)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(wěn)定性以及熱導(dǎo)性，因此某些方面的中，石墨烯平面的彎曲狀態(tài)不利于使用在重視電子穩(wěn)定性以及熱導(dǎo)性等性質(zhì)的應(yīng)用上。石墨烯層所具有的物理性質(zhì)使其成為一有利于結(jié)合至各種裝置中的材料?？煽紤]許多裝置及用途，且以下所舉出的例子不應(yīng)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(cè)單一或多個(gè)分子(包括氣體)的傳感器。石墨烯層的二維OD)結(jié)構(gòu)能有效地將石墨烯的材料整體暴露于周遭環(huán)境中，因而使其成為偵測(cè)分子的有效材料。由于氣體分子吸收于石墨烯的表面時(shí)，所吸收的位置會(huì)在電阻方面呈現(xiàn)局部轉(zhuǎn)變，因此能夠間接量測(cè)前述的分子偵測(cè)。石墨烯是一種對(duì)于這類偵測(cè)相當(dāng)有用的材料，因石墨烯本身的高導(dǎo)電率以及低雜訊，使其能夠偵測(cè)電阻的改變。另于一方面中，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，由于該石墨烯材料的共振而能夠傳遞電壓信號(hào)。在又一方面中，可使用石墨烯作為壓力傳感器，當(dāng)石墨烯晶格于壓力環(huán)境下產(chǎn)生缺陷，則在此壓力下可偵測(cè)到電阻的改變。在一方面中，可利用石墨烯層作為應(yīng)用于LED、LCD 以及太陽(yáng)能電池板的透明電極。此外，石墨烯可與絕緣材料(例如Mylar 膜)共同卷繞以制造電容器。再者，石墨烯能夠與絕緣的六方氮化硼共同卷繞以制造絕佳的電容器材料。 進(jìn)一步而言，石墨烯可鋪設(shè)于半導(dǎo)體材料(如硅)上，且經(jīng)蝕刻而制造出電子裝置的連接線 (electrical interconnects)0在本發(fā)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?cè)谑佣询B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(shí)產(chǎn)生，或者能在石墨烯層形成的后通過在層狀結(jié)構(gòu)中沉積摻雜物而產(chǎn)生。舉例而言，通過摻雜硼能夠形成P型半導(dǎo)體。各種摻雜物都能夠用以摻雜于石墨烯層中，特定例子但不受限于包括硼、磷、氮以及其組合。摻雜也能用以改變石墨烯層中特定區(qū)域的電子遷移率，以在層狀結(jié)構(gòu)中形成電路，這種區(qū)域特定的摻雜能夠在石墨烯層中分布電路圖形。進(jìn)一步而言，當(dāng)石墨烯層具有高電子遷移率時(shí)，于堆疊體中的石墨烯層之間的導(dǎo)電性則會(huì)被限制。通過摻雜金屬原子或其他導(dǎo)電材料，能夠增加在堆疊的層狀結(jié)構(gòu)中的電子遷移率。六方氮化硼為具有單一原子厚度的薄片，于此處中，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(jié)構(gòu)。這類層狀結(jié)構(gòu)可包含有單一六方氮化硼層或多個(gè)六方氮化硼層的堆疊體。進(jìn)一步而言，依據(jù)本發(fā)明的態(tài)樣中，該多個(gè)六方氮化硼層為高品質(zhì)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于結(jié)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(zhǎng)度(1.42A)。 因此，此材料具有寬能隙且能發(fā)出深紫外線(de印ultraviolet (UV) radiation)，此特性對(duì)于納米光刻技術(shù)以及通過UV激發(fā)螢光技術(shù)形成白光LED，皆非常有用。在另一實(shí)施例中，石墨烯或單一氮化硼也具有高音速與導(dǎo)熱性，因此其能用于超高頻率的表面聲波濾波器、超音速產(chǎn)生器以及散熱器。由于其六角對(duì)稱性，該石墨烯或氮化硼等材料亦有壓電性質(zhì)(piezoelectric)。在其他實(shí)施例中，石墨烯或氮化硼層能用來(lái)作為化學(xué)吸附氣體的感應(yīng)器、用于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(jié) (hydrogen termination)的透明電極等。在本發(fā)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(zhì)，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(shí)通過將摻雜物添加至模具總成中而產(chǎn)生，或者能在六方氮化硼層形成的后通過在層狀結(jié)構(gòu)中沉積摻雜物而產(chǎn)生。各種摻雜物都能用以摻雜于六方氮化硼中，特定例子包括但不受限于硅、鎂及其組合物。將硅摻雜于六方氮化硼可形成N型半導(dǎo)體材料。本發(fā)明亦提供石墨烯/六方氮化硼復(fù)合材料。例如在一方面中，電子前驅(qū)物材料具有一復(fù)合材料，包括一石墨烯層以及設(shè)置于該石墨烯層上的六方氮化硼層。在一特定方面中，該復(fù)合材料包括多個(gè)間隔設(shè)置的石墨烯層以及六方氮化硼層。這些層狀結(jié)構(gòu)能夠用于各種電子元件中，其是能夠被所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者所了解。可考慮各種裝置來(lái)結(jié)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(shè)置石墨烯與六方氮化硼層，能夠產(chǎn)生有效電容量的材料，此復(fù)合材料是以堆疊、平面排列或?qū)訝罹砬纬蓮?fù)合圓柱型態(tài)而產(chǎn)生， 其他可能的用途包括通過石墨烯連接線相互連結(jié)的三維氮化硼電晶體的集成電路、汽車電池、太陽(yáng)能電池、筆記型電腦的電池以及手機(jī)的電池之類。三維集成電路先前在設(shè)計(jì)上已經(jīng)是有問題的，主要在于熱能管理上的困難，然而石墨烯以及六方氮化硼材料的高熱導(dǎo)率能夠促使三維電路中的熱能移動(dòng)，因而至少部分解決此類熱能管理上的問題。此外，由于此復(fù)合材料具有薄的截面而能產(chǎn)生平行式太陽(yáng)能電池，進(jìn)一步的用途包括氣體和微生物傳感器，以及DNA和蛋白質(zhì)芯片。能夠通過將石墨烯與六方氮化硼層連結(jié)在一起而制成上述復(fù)合材料，或者通過形成一層狀結(jié)構(gòu)于另一層狀結(jié)構(gòu)上而制成上述復(fù)合材料。舉例而言，在一方面中，制造石墨烯 /六方氮化硼復(fù)合材料的方法包括提供一具有石墨烯層且設(shè)置于一基材上的模板，以及沉積一氮化硼源材料于該石墨烯層上以于其上形成一六方氮化硼層，因此在沉積時(shí)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(xué)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(shí)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(jié)合石墨烯、六方氮化硼，或同時(shí)結(jié)合兩者。因此應(yīng)了解的是，本發(fā)明并非限定于此處所揭示的實(shí)施例，任何電子裝置結(jié)合這類材料均屬于本發(fā)明的范疇。舉例而言，在本發(fā)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于該石墨烯層且呈平面狀的六方氮化硼層，并且于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(chǎn)生各種功能界面，以下將揭示本發(fā)明中一些非限定的實(shí)施例。在本發(fā)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(shí)，其界面便為一絕緣性功能界面?？煽紤]各種石墨烯與六方氮化硼的結(jié)構(gòu)形態(tài)。在一方面中，舉例而言，該石墨烯可為電子電路，而設(shè)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(zhì)能夠達(dá)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(gè)石墨烯電路層，該多個(gè)石墨烯電路層至少部分通過該六方氮化硼層或該多個(gè)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(gè)或多個(gè)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(dá)到將該多個(gè)石墨烯電路元件12、14相互隔離，并同時(shí)自該電子裝置中傳遞熱能。在本發(fā)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(shí)，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(jié)構(gòu)形態(tài)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(shè)置的關(guān)系，這類間隔設(shè)置的關(guān)系包括每一材料的一個(gè)或多個(gè)層狀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)間隔設(shè)置的型態(tài)。于呈現(xiàn)此類間隔設(shè)置的關(guān)系時(shí)，該石墨烯的導(dǎo)電性質(zhì)與該六方氮化硼的絕緣性質(zhì)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(gè)石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)，而該六方氮化硼層是為多個(gè)六方氮化硼的層狀結(jié)構(gòu)，該多個(gè)層狀結(jié)構(gòu)是間隔設(shè)置以形成堆疊關(guān)系。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(shè)置的關(guān)系。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(gè)層狀結(jié)構(gòu)能夠環(huán)繞于一中心材料26的周緣而卷繞，該中心材料沈可以是導(dǎo)電的、不導(dǎo)電的，或半導(dǎo)電的。此外，該電容器于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于該六方氮化硼層中，以改變?cè)摿降饘拥膶?dǎo)電率。這類裝置亦可用作為儲(chǔ)存電能的電池?！N類似的電容式裝置亦可由間隔設(shè)置石墨烯層而制成。舉例而言，于相鄰層狀結(jié)構(gòu)之間具有絕緣特性的石墨烯層能夠間隔設(shè)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)或鹵化石墨烯材料而制成。于一例子中可使用的鹵素原子是為氟。于本發(fā)明的一方面中，該功能界面為一半導(dǎo)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(dǎo)體材料時(shí)，其界面便為一半導(dǎo)電功能界面?？煽紤]各種能夠提供此功能的石墨烯與六方氮化硼的結(jié)構(gòu)形態(tài)。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(dǎo)體裝置，包括此處所描述的各種例子，例如電晶體、太陽(yáng)能電池、 發(fā)光二極管(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(gè)石墨烯條32，該多個(gè)石墨烯條32用以作為多個(gè)導(dǎo)電線路，且該多個(gè)導(dǎo)電線路相交于多個(gè)定址位置；34。圖3所示的該多個(gè)石墨烯條32是呈垂直設(shè)置，且必須注意的是，該多個(gè)石墨烯條之間能夠產(chǎn)生相同功能而呈現(xiàn)的任何角度的設(shè)置，皆應(yīng)視為本發(fā)明的范疇。該多個(gè)石墨烯條32電連接于一電源(圖中未示) 以及一開關(guān)系統(tǒng)(圖中未示)。因此流經(jīng)至少兩相交的石墨烯條的電流能夠經(jīng)過連結(jié)于該多個(gè)呈現(xiàn)相交的石墨烯條32的交點(diǎn)的定址位置。該裝置進(jìn)一步包含有一沉積于該多個(gè)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(fā)光半導(dǎo)體，該發(fā)光半導(dǎo)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于該多個(gè)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(dāng)一定址位置被活化時(shí)，電流會(huì)產(chǎn)生在此位置發(fā)光，因而產(chǎn)生一發(fā)光半導(dǎo)體。在另一方面中，如圖4所示，一磷光層38是功能性連結(jié)于該發(fā)光半導(dǎo)體36，該磷光層38受到發(fā)光半導(dǎo)體的光激發(fā)后而發(fā)出有色的光，因而能夠顯示多種色彩。該多個(gè)定址位置與該磷光層亦可排列以產(chǎn)生可供顯示多種色彩的像素。至少兩發(fā)光半導(dǎo)體區(qū)域連結(jié)于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(fā)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(gè)發(fā)光半導(dǎo)體區(qū)域，且該至少三個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體區(qū)域連結(jié)于至少三個(gè)定址位置以及至少三個(gè)磷光層，而該至少三個(gè)磷光層是可發(fā)出至少三種不同顏色的光。本發(fā)明亦提供一種傳感芯片。在一方面中，舉例而言，傳感芯片包含有一石墨烯表面，且該石墨烯表面是經(jīng)多個(gè)抗原功能化。舉例而言，抗原利用胺基結(jié)合于一石墨烯基質(zhì)上。含有抗體的生物流體可傳遞至該石墨烯基質(zhì)，而使相互匹配的抗體與抗原能夠結(jié)合，一旦該生物流體被洗去后，便可對(duì)這類相匹配的抗體與抗原進(jìn)行鑒定。本發(fā)明亦提供數(shù)據(jù)和/或全像式(halographic)儲(chǔ)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(jié)于一具有多個(gè)氫原子與多個(gè)鹵素原子的圖案，該圖案是經(jīng)過編碼以作為儲(chǔ)存用途或全像式圖案表現(xiàn)數(shù)據(jù)，可利用激光將該數(shù)據(jù)資料擷取成原始數(shù)據(jù)(raw data)形式或全像式影像。本發(fā)明亦提供分子檢驗(yàn)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(jié)合于該六方氮化硼表面的電源。該六方氮化硼表面具有非對(duì)稱的晶格結(jié)構(gòu)，電磁脈沖能夠誘導(dǎo)該非對(duì)稱的晶格結(jié)構(gòu)。可將不明分子連結(jié)于該六方氮化硼晶格的一部份，由于不明分子而導(dǎo)致穿越該六方氮化硼的音波的音速衰減，可用于測(cè)量不明分子的資訊，例如因此測(cè)量出不明分子的分子量?？衫么搜b置通過該六方氮化硼層的一端到另一端的時(shí)間延遲測(cè)定分子、化合物、細(xì)菌、病毒的類的重量。由于該六方氮化硼表面所涉及的區(qū)域廣大，隨著高解析度而可獲得相當(dāng)正確的測(cè)定結(jié)果。本發(fā)明亦提供可供化學(xué)儲(chǔ)存的裝置，舉例而言，在一方面中位于石墨烯與六方氮化硼的該界面可被用以儲(chǔ)存氫(分子或原子)。以儲(chǔ)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(chǔ)存的氫，在一方面中，這類裝置可被用以儲(chǔ)存氫并且利用氫作為燃料來(lái)源。在另一方面中，這類氫儲(chǔ)存可用以作為鋰電池的陰極。本發(fā)明亦提供可供電子儲(chǔ)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(diǎn)可以形成用來(lái)儲(chǔ)存電力的小型電池。本發(fā)明亦提供可供用于夜視裝置的材料。舉例而言，在一方面中，可以摻雜六方氮化硼/石墨烯復(fù)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(chǎn)生圖樣而形成正交矩陣于相反側(cè)或同一側(cè)上，以獲取光電。本發(fā)明亦提供可供使用于生物分子檢測(cè)的芯片或陣列的裝置，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/石墨烯復(fù)合材料可以產(chǎn)生DNA芯片或陣列。于高濃度的環(huán)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于生物上的應(yīng)用。同樣地，勝肽(又稱縮氨酸，P印tides)可散布于該六方氮化硼的表面以用來(lái)檢驗(yàn)DNA分子。本發(fā)明亦提供可供用于兆赫通訊裝置，由于石墨烯或六方氮化硼表面的高硬度， 而于一邊框中能夠放大高頻率震動(dòng)。此裝置可通過聚積足夠的共振能量而用于作為超聲波 「激光」裝置的產(chǎn)生器。六方氮化硼與石墨烯材料額外的各種細(xì)節(jié)包括制備方法及其用途可在申請(qǐng)人隨附的幾個(gè)申請(qǐng)案中找到美國(guó)第61/079，064號(hào)專利申請(qǐng)案、美國(guó)第61/145，707號(hào)專利申請(qǐng)案、美國(guó)第61/259，948，號(hào)專利申請(qǐng)案、美國(guó)第12/499，647號(hào)專利申請(qǐng)案、美國(guó)第 12/713，004號(hào)專利申請(qǐng)案以及美國(guó)第12/899，786號(hào)專利申請(qǐng)案，上述各申請(qǐng)案整合于本文中以作為參考?？蓪⒏鞣N工藝技術(shù)應(yīng)用于石墨烯。在一方面中，舉例而言，石墨烯層的表面可以被功能化以產(chǎn)生各種具有不同的電、機(jī)械、且/或化學(xué)性質(zhì)的材料。在一方面中，可將一個(gè)或多個(gè)石墨烯的表面氫化以形成石墨烷。在足夠的表面預(yù)處理下，許多其他的官能基能夠以共價(jià)或離子的形式結(jié)合于石墨烯且/或六方氮化硼，而官能基則例如羧基、鹵素基團(tuán)(例如氟基、氯基、溴基)、金屬、內(nèi)吞基團(tuán)(endocytic group)以及其他含碳鏈狀基團(tuán)(carboncontaining chain)。這類官能基能夠作為供額外的基團(tuán)用以連結(jié)的中間配位體，或者當(dāng)具有特定的理想功能時(shí)可作為其自身的終端連結(jié)。此外，由于Sp2鍵的熱收縮性質(zhì)，使石墨烯膜的皺紋或折痕可通過加熱方式將其拉直或修補(bǔ)，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，可于一氫氣環(huán)境下對(duì)該材料加熱以修補(bǔ)及拉直該石墨烯。以上所示僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言僅是說明性的，而非限制性的。 在本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域具通常知識(shí)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效的變更，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該功能性界面是為一絕緣性功能界面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該石墨烯層是為一電子電路，且該六方氮化硼層設(shè)置于使該石墨烯層絕緣，且自該電子裝置中傳導(dǎo)熱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該石墨烯層是為多個(gè)石墨烯電路層，且該多個(gè)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(jù)權(quán)利要求1所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該功能界面是為一半導(dǎo)電的功能界面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包含有一電源；該石墨烯層作為多個(gè)電性結(jié)合至該電源的導(dǎo)電線路且相交于多個(gè)定址位置；以及該六方氮化硼層作為多個(gè)位于該多個(gè)定址位置的導(dǎo)電線路之間的發(fā)光半導(dǎo)體，其中來(lái)自該電源而施加于該多個(gè)定址位置的能量是使該發(fā)光半導(dǎo)體發(fā)光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，個(gè)別的發(fā)光半導(dǎo)體是為多個(gè)經(jīng)摻雜且相互堆疊的的六方氮化硼層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，其進(jìn)一步包含有一功能性地連接于該發(fā)光半導(dǎo)體的磷光層，該磷光層受到發(fā)光半導(dǎo)體的光激發(fā)后而發(fā)出有色的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該多個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體是共同連結(jié)成多個(gè)群組，各群組中具有至少兩發(fā)光半導(dǎo)體，因此形成多個(gè)像素，且其中個(gè)別像素的多個(gè)發(fā)光半導(dǎo)體包含有至少兩磷光層而發(fā)出至少兩種不同色彩的光。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該電子裝置是為一電子顯示器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該功能界面是為一電容式功能界面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該石墨烯層與該六方氮化硼層之間是呈相互間隔設(shè)置的關(guān)系，且其中該相互間隔設(shè)置的關(guān)系形成該電容式功能界面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，該石墨烯層是為多個(gè)層狀的石墨烯，且該六方氮化硼層是為多個(gè)層狀的六方氮化硼，且其中該多個(gè)層狀的石墨烯以及該多個(gè)層狀的六方氮化硼之間是形成相互間隔設(shè)置的關(guān)系。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，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(shè)置的關(guān)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有石墨烯與六方氮化硼的裝置，其特征在于，其進(jìn)一步包含有插置于該平面六方氮化硼層的金屬原子。
16.一種感應(yīng)芯片，其包含有一由通過多個(gè)抗原而功能化的石墨烯表面。
17.—種全像儲(chǔ)存裝置，其包含有一石墨烯表面，該石墨烯表面的末緣終結(jié)于一具有多個(gè)氫原子與多個(gè)鹵素原子的圖樣，其中全像數(shù)據(jù)是表現(xiàn)于該由氫原子與鹵素原子所構(gòu)成的圖樣。
18.一種集成電路連接線裝置，其包含有多個(gè)石墨烯電路，該多個(gè)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(jié)于該六方氮化硼表面的電源，該平面六方氮化硼表面供連結(jié)于一試驗(yàn)基材，利用該試驗(yàn)基材的音速的衰減以測(cè)量其分子量。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種關(guān)于石墨烯層、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(guān)方法。在一方面中，本發(fā)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(jié)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(jù)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(hào)H01L29/06GK102184942SQ201010617668
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者宋健民 申請(qǐng)人:宋健民