專利名稱：摻雜的石墨烯電子材料的制作方法
摻雜的石墨烯電子材料發(fā)明人杰弗里A.鮑爾斯，羅德里克A.海德，穆里爾Y.石川，喬丁 T.凱勒，克拉倫斯T.特格林，豐國達志，理查德N.扎爾

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面,一種電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與該第一界定區(qū)域不同。該第一界定區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且該第二界定區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該至少一種電子特性方面的不同可能是功能化的結果。該第一和該第二界定區(qū)域可以形成一個半導電結，并且可以是一個組件(如二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體)的部件。該裝置可以另外包括多個電連接到該第一和該第二界定 區(qū)域上的連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一和該第二區(qū)域可以是鄰接的，并且任一者或兩者都可以遠離該石墨烯襯底的邊緣。該裝置可以另外包括一個第三界定區(qū)域，該第三界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一和該第二界定區(qū)域不同，該第三界定區(qū)域可以用一種第三摻雜劑物質(zhì)進行功能化。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且任一者或兩者都可以包括胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以不同或相同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。任一種或兩種摻雜劑物質(zhì)都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)(subspecies),這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分(moiety)和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域。在另一個方面，一種電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與該第一界定區(qū)域不同。該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且遠離該石墨烯襯底的任何邊緣。
該第二界定區(qū)域可以用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，該第二摻雜劑物質(zhì)可以與該第一摻雜劑物質(zhì)不同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、在石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。任一種或兩種摻雜劑物質(zhì)都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且任一者或兩者都可以包括胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以不同或相同。該至少一種電子特性方面的不同可能是功能化的結果。該第一和該第二界定區(qū)域可以形成一個半導電結，并且可以是一個組件(如二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體)的部件。該裝置可以另外包括多個電連接到該第一和該第二界定區(qū)域上的連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一和該第二區(qū)域可以是鄰接的，并且任一者或兩者都可以遠離該石墨烯襯底的邊緣。該裝置可以另外包括一個第三界定區(qū)域，該第三界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一和該第二界定區(qū)域不 同，該第三界定區(qū)域可以用一種第三摻雜劑物質(zhì)進行功能化。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的特性而變化。該第二界定區(qū)域可以用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，該第二摻雜劑物質(zhì)包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分的組成可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域。在另一個方面，一種電子電路包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一裝置和一個第二裝置。該第一裝置包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種第一電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與該第一界定區(qū)域不同，其中該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該第二裝置包括一個第三界定區(qū)域和一個第四界定區(qū)域，該第四界定區(qū)域在至少一種第二電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ?特征)方面與該第三界定區(qū)域不同，其中該第三區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以相同或不同。該第一和該第二裝置具有實質(zhì)上相同的電子特征。該電路可以另外包括該石墨烯襯底的一個第五界定區(qū)域，該第五界定區(qū)域充當該第一和該第二裝置之間的一個連接體。該至少一種第一電子特性和該至少一種第二電子特性可以包括一種共同的電子特性。該至少一種第一電子特性方面的不同可能是該第一和該第二界定區(qū)域功能化的結果，或者該至少一種第二電子特性方面的不同可能是該第三和該第四界定區(qū)域功能化的結果。該第一和該第二界定區(qū)域、或該第三和該第四界定區(qū)域可以形成一個半導電結。該第一或該第二裝置可以是二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一界定區(qū)域與該第二界定區(qū)域，或該第三界定區(qū)域與該第四界定區(qū)域可以是鄰接的。該第一或該第二界定區(qū)域可以不包括該石墨烯襯底的邊緣。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該石墨烯襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且該第一裝置和該第二裝置可以定位在該石墨烯襯底的多個相對的表面上。該第一或該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括以下各物中的至少一者胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基。該第二摻雜劑物質(zhì)可以與該第一摻雜劑物質(zhì)不同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。這些摻雜劑物質(zhì)中的任一者都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到 該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域。在另一個方面，一種在石墨烯襯底上形成電子裝置的方法包括用一種第一摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域進行功能化，并且用一種第二摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第二界定區(qū)域進行功能化。該功能化的第一區(qū)域在一種電特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與該功能化的第二界定區(qū)域不同。對該第一界定區(qū)域進行功能化可以包括將該第一區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中，以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底，向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化(patterned)的電勢,或向該石墨烯襯底中引入一個缺陷。該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域可以同時功能化，或該第一界定區(qū)域可以在該第二界定區(qū)域之前功能化。該第二界定區(qū)域可以與該第一界定區(qū)域重疊。對該第二界定區(qū)域進行功能化可以包括使該第二摻雜劑物質(zhì)與該第一摻雜劑物質(zhì)共沉積。該第一摻雜劑物質(zhì)可能排斥該第二摻雜劑物質(zhì)而使其不沉積在該石墨烯襯底上。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域，或該第一界定區(qū)域可以包圍該第二界定區(qū)域。在另一個方面，一種在石墨烯襯底上形成電子裝置的方法包括用一種第一摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域進行功能化。該功能化的第一區(qū)域在一種電特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與一個第二界定區(qū)域(它可能已被或可能未被功能化)不同，并且遠離該石墨烯襯底的任何邊緣。對該第一界定區(qū)域進行功能化可以包括將該第一區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中，以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底，向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化的電勢，或向該石墨烯襯底中引入一個缺陷。該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域可以同時功能化，或該第一界定區(qū)域可以在該第二界定區(qū)域之前功能化。該第二界定區(qū)域可以與該第一界定區(qū)域重疊。對該第二界定區(qū)域進行功能化可以包括使該第二摻雜劑物質(zhì)與該第一摻雜劑物質(zhì)共沉積。該第一摻雜劑物質(zhì)可能排斥該第二摻雜劑物質(zhì)而使其不沉積在該石墨烯襯底上。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域，或該第一界定區(qū)域可以包圍該第二界定區(qū)域。在另一個方面，一種光電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電光特性(例如光學增益、透射率、反射率、電容率、磁導率、折射率、或各向異性)方面與該第一界定區(qū)域不同。該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且該第二界定區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該至少一種電光特性方面的不同可能是功能化的結果。該第一和該第二界定區(qū)域可以是一個組件(如激光器、發(fā)光二極管、等離子體波導、光波導、光柵、熒光裝置、吸光裝置、光電子轉(zhuǎn)換器、相移裝置、干涉儀、光耦合器、或等離子體耦合器)的部件，并且該光電子裝置可以是非線性的或是一個等離子體裝置。該裝置可以另外包括多個光學地連接到該第 一和該第二界定區(qū)域上的連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且任一者或兩者都可以包括胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以不同或相同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電光特性方面的不同可能隨該自由的部分的特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域。在另一個方面，一種光電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電光特性(例如光學增益、透射率、反射率、電容率、磁導率、折射率、或各向異性)方面與該第一界定區(qū)域不同。該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且不包括該石墨烯襯底的邊緣。該第二界定區(qū)域可以用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，該第二摻雜劑物質(zhì)可以與該第一摻雜劑物質(zhì)不同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、在石墨烯襯底上的附接模式或數(shù)密度方面不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電光特性方面的不同可能隨該自由的部分的特性而變化。該第二界定區(qū)域可以用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，該第二摻雜劑物質(zhì)包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分的組成可以相同或不同。該光電子裝置可以包括激光器、發(fā)光二極管、等離子體波導、光波導、光柵、熒光裝置、吸光裝置、光電子轉(zhuǎn)換器、相移裝置、干涉儀、光耦合器、或等離子體耦合器，并且該光電子裝置可以是非線性的或是一個等離子體裝置。該至少一種電光特性方面的不同可能是功能化的結果。該裝置可以另外包括多個光學連接到該第一和該第二界定區(qū)域上的連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以將該襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且任一者或兩者都可以包括胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以不同或相同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域。在另一個方面，一種光電子電路包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一裝置和一個第二裝置。該第一裝置包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種第一電光特性(例如光學增益、透射率、反射率、電容率、磁導率、折射 率、或各向異性)方面與該第一界定區(qū)域不同，其中該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該第二裝置包括一個第三界定區(qū)域和一個第四界定區(qū)域，該第四界定區(qū)域在至少一種第二電光特性(例如光學增益、透射率、反射率、電容率、磁導率、折射率、或各向異性)方面與該第三界定區(qū)域不同，其中該第三區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以相同或不同。該第一和該第二裝置具有實質(zhì)上相同的電光特征。該電路可以另外包括該石墨烯襯底的一個第五界定區(qū)域，該第五界定區(qū)域充當該第一和該第二裝置之間的一個光連接體。該至少一種第一電光特性和該至少一種第二電光特性可以包括一種共同的電光特性。該至少一種第一電光特性方面的不同可能是該第一和該第二界定區(qū)域功能化的結果，或該至少一種第二電光特性方面的不同可能是該第三和第四界定區(qū)域功能化的結果。該第一或該第二裝置可以是激光器、發(fā)光二極管、等離子體波導、光波導、光柵、熒光裝置、吸光裝置、光電子轉(zhuǎn)換器、相移裝置、干涉儀、光耦合器或等離子體耦合器。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一界定區(qū)域與該第二界定區(qū)域，或該第三界定區(qū)域與該第四界定區(qū)域可以是鄰接的。該第一或該第二界定區(qū)域可以不包括該石墨烯襯底的邊緣。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該石墨烯襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且該第一裝置和該第二裝置可以定位在該石墨烯襯底的相對的表面上。該第一或該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括以下各物中的至少一者胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基。該第二摻雜劑物質(zhì)可以與該第一摻雜劑物質(zhì)不同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。任何這些摻雜劑物質(zhì)都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電光特性方面的不同可能隨該自由的部分的特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域。在另一個方面，一種在石墨烯襯底上形成光電子裝置的方法包括用一種第一摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域進行功能化，并且用一種第二摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第二界定區(qū)域進行功能化。該功能化的第一區(qū)域在一種電光特性(例如光學增益、透射率、反射率、電容率、磁導率、折射率、或各向異性)方面與該功能化的第二界定區(qū)域不同。該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)可以被選擇為，向該第一界定區(qū)域和該第 二界定區(qū)域?qū)刭x予一種第一電光特性和一種第二電光特性。對該第一界定區(qū)域進行功能化可以包括將該第一區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中，以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底，或向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化的電勢。在另一個方面，一種在石墨烯襯底上形成光電子裝置的方法包括用一種第一摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域進行功能化。該功能化的第一區(qū)域在一種電光特性(例如光學增益、透射率、反射率、電容率、磁導率、折射率、或各向異性)方面與一個第二界定區(qū)域不同，并且遠離該石墨烯襯底的任何邊緣。該第一摻雜劑物質(zhì)可以經(jīng)過選擇以向該第一界定區(qū)域賦予一種第一電光特性。對該第一界定區(qū)域進行功能化可以包括將該第一區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中，以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底，或向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化的電勢。在另一個方面，一種電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括介于一個η型界定區(qū)域與一個P型界定區(qū)域之間的一個結。該η型區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且該P型界定區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該石墨烯襯底可以另外包括一個中性區(qū)域(例如絕緣體、半導體、或金屬)，該中性區(qū)域的自由載流子實質(zhì)上少于該η型界定區(qū)域或該P型界定區(qū)域中的任一者。該η型和該P型界定區(qū)域可以是一個組件(如二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體)的部件。該裝置可以另外包括多個電連接到該η型和該P型界定區(qū)域上的連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該η型和該P型區(qū)域中任一者或兩者都可以遠離該石墨烯襯底的邊緣。該裝置可以另外包括一個第三界定區(qū)域，該第三界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該η型和該P型界定區(qū)域不同，該第三界定區(qū)域可以用一種第三摻雜劑物質(zhì)進行功能化。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括以下各物中的至少一者胺、亞胺、有機自由基、或芳香族分子，并且該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括以下各物中的至少一者芳香族分子、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、以及烷基。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。任一種或兩種摻雜劑物質(zhì)都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該η型或該P型界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性(例如自由載流子群體)方面的不同可能隨該自由的部分的一種特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一或該第二摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一或該第二摻雜劑物質(zhì)可以在該η型或該P型界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該P型界定區(qū)域可以包圍該η型界定區(qū)域，或該η型界定區(qū)域可以包圍該P型界定區(qū)域。 在另一個方面，一種電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化的一個第一界定區(qū)域。該第一摻雜劑物質(zhì)的濃度在整個該第一界定區(qū)域內(nèi)變化(例如在整個該界定區(qū)域內(nèi)逐步地變化或在整個該界定區(qū)域內(nèi)平穩(wěn)地變化)。該裝置可以有至少一種電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?在整個該第一界定區(qū)域內(nèi)變化，例如作為該第一界定區(qū)域功能化的結果。該第一區(qū)域可以是一個組件(如二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體)的部件。該裝置可以另外包括一個電連接到該第一界定區(qū)域的連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一區(qū)域可以遠離該石墨烯襯底的邊緣。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以在與石墨烯襯底的附接模式方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的一種特性而變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。在另一個方面，一種電子電路包括一個第一裝置和一個第二裝置。該第一裝置包括介于一個第一 η型界定區(qū)域與一個第一 P型界定區(qū)域之間的一個第一結，其中該第一 η型區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且該第一 P型界定區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該第二裝置包括介于一個第二 η型界定區(qū)域與一個第二 P型界定區(qū)域之間的一個第二結，其中該η型區(qū)域用一種第三摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且該P型界定區(qū)域用一種第四摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該第一和該第三摻雜劑物質(zhì)，或該第二和該第四摻雜劑物質(zhì)可以相同，并且該第一和該第二裝置可以具有實質(zhì)上相同的電子特征。該電路可以另外包括該石墨烯襯底的一個第五界定區(qū)域，該第五界定區(qū)域充當該第一和該第二裝置之間的一個連接體。該第一或該第二裝置可以是二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一 η型或該第一 P型界定區(qū)域可以不包括該石墨烯襯底的邊緣。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該石墨烯襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且該第一裝置和該第二裝置可以定位在該石墨烯襯底的多個相對的表面上。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括以下各物中的至少一者胺、亞胺、有機自由基、或芳香族分子，并且該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括以下各物中的至少一者芳香族分子、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或燒基。該第二摻雜劑物質(zhì)可以與該第一摻雜劑物質(zhì)不同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。這些摻雜劑物質(zhì)中的任一者都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在 附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的一種特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一或該第二摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一或該第二摻雜劑物質(zhì)可以對應地在該第一 η型或該第一 P型界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第一 P型界定區(qū)域可以包圍該第一 η型界定區(qū)域，或該第一 η型界定區(qū)域可以包圍該第一 P型界定區(qū)域。在另一個方面，一種在石墨烯襯底上形成電子裝置的方法包括用一種第一摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域進行功能化，該第一摻雜劑物質(zhì)被選擇為向該第一界定區(qū)域賦予一種η型特征，并且用一種第二摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第二界定區(qū)域進行功能化，該第二摻雜劑物質(zhì)被選擇為向該第二界定區(qū)域賦予一種P型特征。對該第一或該第二界定區(qū)域進行功能化可以包括將該第一界定區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中，以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底，向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化的電勢，或向該石墨烯襯底中弓I入一個缺陷。該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域可以同時或相繼被功能化。該第二界定區(qū)域可以與該第一界定區(qū)域重疊。對該第一或該第二界定區(qū)域進行功能化可以包括使該第二摻雜劑物質(zhì)與該第一摻雜劑物質(zhì)共沉積。這些摻雜劑物質(zhì)中任一者或兩者都可能排斥另一者而使其不沉積在該石墨烯襯底上。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域，或該第一界定區(qū)域可以包圍該第二界定區(qū)域。在另一個方面，一種電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與該第一界定區(qū)域不同。用一種第一摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第一表面上的該第一區(qū)域進行化學功能化，并且用一種第二摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第二表面上的該第二區(qū)域進行化學功能化。該第
二表面與該第一表面相對?？梢詫υ撌┮r底的相對的表面上該第一區(qū)域進行化學功能化。該至少一種電子特性方面的不同可能是該第一和該第二界定區(qū)域功能化的結果。該第一和該第二界定區(qū)域可以形成一個半導電結，并且可以是一個組件(如二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體)的部件。該裝置可以另外包括一個電連接到該第一界定區(qū)域上的第一連接體和一個電連接到該第二界定區(qū)域上的第二連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一界定區(qū)域與該第二界定區(qū)域可以是鄰接的，并且任一者都可以不包括該石墨烯襯底的邊緣。該裝置可以另外包括一個第三界定區(qū)域，該第三界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域中的每一者都不同。該第三界定區(qū)域可以用一種第三摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該第一或該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括以下各物中的至少一者胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以相同或不同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。
任一種或兩種摻雜劑物質(zhì)都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的一種特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域。在另一個方面，一種電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與該第一界定區(qū)域不同。在該石墨烯襯底的多個相對的表面上用一種第一摻雜劑物質(zhì)和一種第二摻雜劑物質(zhì)對該第一區(qū)域進行化學功能化。該至少一種電子特性方面的不同可能是該第一和該第二界定區(qū)域功能化的結果。該第一和該第二界定區(qū)域可以形成一個半導電結，并且可以是一個組件(如二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體)的部件。該裝置可以另外包括一個電連接到該第一界定區(qū)域上的第一連接體和一個電連接到該第二界定區(qū)域上的第二連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一界定區(qū)域與該第二界定區(qū)域可以是鄰接的，并且任一者都可以不包括該石墨烯襯底的邊緣。該裝置可以另外包括一個第三界定區(qū)域，該第三界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域中的每一者都不同。該第三界定區(qū)域可以用一種第三摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。該第一或該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括以下各物中的至少一者胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以相同或不同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。任一種或兩種摻雜劑物質(zhì)都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的一種特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域。在另一個方面，一種在石墨烯襯底上形成電子裝置的方法包括用一種第一摻雜劑物質(zhì)在該石墨烯襯底的一個第一側(cè)面上對該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域進行功能化， 并且用一種第二摻雜劑物質(zhì)在該石墨烯襯底的一個相對的第二側(cè)面上對該石墨烯襯底的一個第二界定區(qū)域進行功能化。該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面不同。對該第一或該第二界定區(qū)域進行功能化可以包括將該第一界定區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中，以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底，向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化的電勢，或向該石墨烯襯底中弓I入一個缺陷。該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域可以同時或相繼被功能化。該第二界定區(qū)域可以與該第一界定區(qū)域重疊。這些摻雜劑物質(zhì)中任一者或兩者都可能排斥另一者而使其不沉積在該石墨烯襯底上。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域，或該第一界定區(qū)域可以包圍該第二界定區(qū)域。在另一個方面，一種制造電子裝置的方法包括以一種第一預先確定的模式向一個石墨烯襯底施加一種第一官能團，并且以一種第二預先確定的模式向用該第一官能團模式化的該石墨烯襯底施加一種第二官能團。該第二預先確定的模式至少部分地根據(jù)該第一官能團的施加來確定。該方法可以另外包括在施加該第二官能團之后，從該石墨烯襯底上去除該第一官能團的至少一部分。該第一或該第二預先確定的模式可以按一種預先確定的關系與該石墨烯襯底的一個結晶方向?qū)R。施加該第一官能團可以包括將該第一界定區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中，以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底，向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化的電勢，或向該石墨烯襯底中引入一個缺陷。這些官能團中任一者或兩者都可能排斥另一者而使其不沉積在該石墨稀襯底上。在另一個方面，一種制造電子裝置的方法包括向一個石墨烯襯底施加一種第一官能團，并且以一個預先確定的模式向該第一官能團施加一種第二官能團。該第二官能團可以與該第一官能團鍵合或交換。在施加該第二官能團之后，該石墨烯襯底可以包括一個第一區(qū)域和一個第二區(qū)域，該第一區(qū)域和該第二區(qū)域在至少一種電特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面不同。該預先確定的模式可以按一種預先確定的關系與該石墨烯襯底的一個結晶方向?qū)R。施加該第一官能團可以包括將該第一界定區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中，以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底，向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化的電勢，或向該石墨烯襯底中引入一個缺陷。這些官能團中任一者或兩者都可能排斥另一者而使其不沉積在該石墨烯襯底上。在另一個方面，一種電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與該第一界定區(qū)域不同。該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且該第二界定區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且該第一界定區(qū)域具有一個與該石墨烯襯底的一個結晶方向?qū)R的邊界。該至少一種電子特性方面的不同可能是功能化的結果。該第一和該第二界定區(qū)域可以形成一個半導電結，并且可以是一個組件(如二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體)的部件。該裝置可以另外包括多個電連接到該第一和該第二界定 區(qū)域上的連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一和該第二區(qū)域可以是鄰接的，并且任一者或兩者都可以遠離該石墨烯襯底的邊緣。該裝置可以另外包括一個第三界定區(qū)域，該第三界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一和該第二界定區(qū)域不同，該第三界定區(qū)域可以用一種第三摻雜劑物質(zhì)進行功能化。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且任一者或兩者都可以包括胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以不同或相同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、與石墨烯襯底的附接模式或數(shù)密度方面不同。任一種或兩種摻雜劑物質(zhì)都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的一種特性而變化。該第二摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域，或該第一界定區(qū)域可以包圍該第二界定區(qū)域。在另一個方面，一種電子裝置包括一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性(例如費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?方面與該第一界定區(qū)域不同。該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，具有一個與該石墨烯襯底的一個結晶方向?qū)R的邊界，并且遠離該石墨烯襯底的任何邊緣。
該第二界定區(qū)域可以用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，該第二摻雜劑物質(zhì)可以與該第一摻雜劑物質(zhì)不同。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以在濃度、在石墨烯襯底上的附接模式或數(shù)密度方面不同。任一種或兩種摻雜劑物質(zhì)都可以包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)，這些子物質(zhì)可以包括相同或不同的子物質(zhì)，并且可以在附接模式或相對濃度方面彼此不同。一種或多種摻雜劑子物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。該第一和該第二摻雜劑物質(zhì)可以使該襯底的一個共同的表面或多個相對的表面功能化，并且任一者或兩者都可以包括胺、亞胺、有機自由基、芳香族分子、氮、硼、金、鉍、銻、溴、碘、重氮鹽、氫、或烷基，并且可以不同或相同。該至少一種電子特性方面的不同可能是功能化的結果。該第一和該第二界定區(qū)域可以形成一個半導電結，并且可以是一個組件(如二極管、晶體管、開關、電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體)的部件。該裝置可以另外包括多個電連接到該第一和該第二界定區(qū)域上的連接體。該石墨烯襯底可以包括一個單層或一個多層。該第一和該第二區(qū)域可以是鄰接的，并且該第二區(qū)域可以遠離該石墨烯襯底的邊緣。該裝置可以另外包括一個第三界定區(qū)域，該第三界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一和該第二界定區(qū)域不同，該 第三界定區(qū)域可以用一種第三摻雜劑物質(zhì)進行功能化。該石墨烯襯底可以安置在一個基礎襯底(例如石墨或一種包含非碳組分的晶體)上。該第一摻雜劑物質(zhì)可以包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分，在這種情況下，該電子特性方面的不同可能隨該自由的部分的一種特性而變化。該第二界定區(qū)域可以用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，該第二摻雜劑物質(zhì)包括一個附著到該石墨烯襯底上的第二結合的部分和一個可去除地連接到該第二結合的部分上的第二自由的部分，在這種情況下，該第一和該第二結合的部分的組成可以相同或不同。該第一摻雜劑物質(zhì)可以吸附在該石墨烯襯底上(例如化學吸附或物理吸附)、化學結合到該襯底上(例如共價結合)、或插入在該石墨烯襯底中。該第一摻雜劑物質(zhì)可以在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度或附接模式方面變化。該第二界定區(qū)域可以包圍該第一界定區(qū)域，或該第一界定區(qū)域可以包圍該第二界定區(qū)域。以上概述僅是說明性的且并非意圖以任何方式進行限制。除上述說明性的方面、實施方案以及特征之外，通過參考附圖和以下詳細說明，其他的方面、實施方案以及特征也
將變得清楚。


圖I是一個基于石墨烯的電子裝置的一個示意圖。圖2是一個基于石墨烯的電容器的一個不意圖。圖3是一個流程圖，描述一種用于形成基于石墨烯的電子裝置的方法。圖4是一個基于石墨烯的雙側(cè)裝置的一個示意圖。
具體實施例方式在以下詳細說明中，對附圖進行參考，這些附圖構成本文的一部分。除非上下文另外規(guī)定，否則在附圖中，相似的符號典型地標識相似的組件。在詳細說明、附圖以及權利要求書中描述的示意性實施方案并非意在具有限制性。在不背離于此所提供的主題的精神或范圍的情況下，可以利用其他實施方案，并且可以進行其他改變。石墨烯，一種獨立式單層石墨，展現(xiàn)出獨特的電子特性，包括非常高的導電率和不尋常的量子效應(例如，零有效質(zhì)量電荷載流子與低散射)。石墨烯薄片可以如下制造通過使石墨(例如高度定向的熱解石墨(HOPG))剝落、通過在其他晶體上生長成外延層并且進行化學蝕刻以去除該石墨烯、或通過對石墨氧化物進行還原。參看例如李(Li)等人，“銅箔上高質(zhì)量的并且均勻的石墨烯膜的大面積合成(Large-area synthesis of high-qualityand uniform graphene films on copper foils)”，科學(Science)324:1312-1314(2009)；蓋姆(Geim)等人，“石墨烯的崛起(The rise of graphene)”，自然-材料(NatureMat' Is) 6:183-191 (2007年3月);貝那亞德(Benayad)等人，“以Au離子濃度來控制還原過的石墨氧化物的功函數(shù)(Controlling work function of reduced graphite oxidewith Au-ion concentration)”,化學物理快報(Chem Phys Lett)，475:91-95 (2009),各自通過引用結合在此。在從石墨或異質(zhì)襯底上去除之前或之后，可以對石墨烯進行化學功能化以生產(chǎn)電子裝置。雖然以下說明集中于單層石墨烯上，但寡層的化學功能化也可以產(chǎn)生令人感興趣的電子特性。
圖I是一個基于石墨烯的電子裝置的一個示意圖。在該說明性的實施方案中，石墨烯薄片10包括三個摻雜的區(qū)域12、14、16。區(qū)域12用一種使它相對于原始(純)石墨烯呈η型的物質(zhì)進行功能化。區(qū)域14用一種使它相對于原始石墨烯呈P型的物質(zhì)進行功能化，而區(qū)域16用一種使它比原始石墨烯更具絕緣性的物質(zhì)進行功能化。區(qū)域18可以是未摻雜的，用一種導電物質(zhì)進行功能化，或用一種使下層石墨烯比區(qū)域16更具導電性的物質(zhì)進行功能化，以形成多個連接體。在該說明性的實施方案中，該裝置充當一個簡單的P-η結二極管。根據(jù)基于硅的半導電裝置類推，P型和η型區(qū)域的其他安排可以用來構造晶體管、開關以及其他電子組件。另外，摻雜劑物質(zhì)和/或濃度可以在一些區(qū)域中變化以生產(chǎn)其他組件，如電阻器、電容器、感應器、傳感器、或連接體。例如，圖2說明一種基于石墨烯的電容器。在一種典型的電容器設計的一個二維類似物中，互相交叉的導電區(qū)域30和32由介電區(qū)域34分開。例如，在其他實施方案中，導電區(qū)域可以形成相對的T形狀或雙螺旋。例如，一種螺旋構形還可以用于形成感應器。在圖3中說明了一種形成與圖I中的裝置類似的裝置的方法。在該說明性的實施方案中，對一個純石墨烯薄片進行掩模遮蔽(使用常規(guī)光刻法)以僅暴露區(qū)域12，然后將其暴露于一種形成η型區(qū)域的化學物中。例如，石墨烯在高溫下暴露于NH3氣體中將傾向于通過共價鍵結形成η型區(qū)域，特別是在邊緣和缺陷部位，如萬(Wan)等人，科學(Science) 324(5928) :768-771(2009年5月)中所描述，該文獻通過引用結合在此。N-摻雜的石墨烯還可以如下形成通過NH3與CH4氣體的混合物的化學氣相沉積，或通過在4/吡啶或H2/NH3的存在下碳電極的電弧放電。參看例如魏(Wei)等人，“通過化學氣相沉積合成N-摻雜的石墨烯以及它的電特性(Synthesis of N-Doped Grapheneby Chemical Vapor Deposition and Its Electrical Properties)，，,納米快報(NanoLett. ) 9(5) :1752-1758(2009);潘查克拉(Panchakarla)等人，“硼和氮摻雜的石墨烯的合成、結構以及特性(Synthesis, Structure, and Properties of Boron and NitrogenDoped Graphene)”，高級材料(Adv. Mat. )，21(46) :4726-4730(2009 年 8 月)，各自通過引用結合在此?？梢晕皆谑┍砻嫔系钠渌m合的供電子試劑包括有機自由基(例如4-氨基-TEMPO)、具有供電子基的芳香族分子、或供電子高分子(如聚(乙烯亞胺))。參看例如蔡(Choi)等人通過有機自由基對取向附生石墨烯進行化學摻雜(ChemicalDoping of EpitaxialGraphene by Organic Free Radicals)”，物理化學快報雜志(J. Phys. Chem. Lett. ) 2010 (I) : 505-509 (2010)；董(Dong)等人，“用芳香族分子摻雜單層石墨烯(Doping Single-Layer Graphene with Aromatic Molecules)，，,微小(Small)5(12) :1422-1426(2009年6月);法默(Farmer)等人，“石墨烯裝置中的化學摻雜和電子-電洞導電不對稱(Chemical Doping and Electron-Hole Conduction Asymmetry inGraphene Devices)”,納米快報(Nano Lett. )，9 (I) : 388-392 (2009),各自通過引用結合在此。在該說明性的實施方案中，區(qū)域12遠離石墨烯薄片的任何邊緣(S卩，離邊緣足夠遠以使得供體物質(zhì)所賦予的電特性僅僅在最低程度上受邊緣的存在所影響)。在一些實施方案中，區(qū)域12的邊界可以與石墨烯的一個結晶方向?qū)R，而在其他實施方案中，這些邊界可以與晶體軸成任何角度。在一些實施方案中，官能團的施加可以包括向石墨烯襯底施加一個電勢，例如一個模式化的電勢。在一個實施方案中，可能希望在暴露于NH3(或其他摻雜劑)之前向該區(qū)域中引入一個或多個缺陷，NH3 (或其他摻雜劑)被認為在缺陷部位具有化學反應性。例如，可以在暴露 之前使用聚焦的電子束在區(qū)域12處向石墨烯晶格中引入一個或多個缺陷，或可以使掩模遮蔽的區(qū)域暴露于氧等離子體中。(在一個實施方案中，可以通過暴露于氧等離子體中來實現(xiàn)對氧化的石墨烯同時進行η摻雜和還原。參看例如李(Li )等人，“對石墨烯氧化物同時進行氮慘雜和還原(Simultaneous Nitrogen-Doping and Reduction of Graphene Oxide)，，，美國化學學會雜志(J. Am. Chem. Soc. )，131 (43) : 15939-15944(2009)，該文獻通過引用結合在此。)還可以通過使用原子力顯微鏡來引入非常精確地放置的缺陷部位。在一個實施方案中，在充分良好地控制的缺陷引入和化學功能化的情況下，有可能消除對用掩模遮蔽該區(qū)域的需要，從而通過將缺陷選擇性地引入石墨烯晶格中來界定該摻雜的區(qū)域。在一個實施方案中，有可能在摻雜后對此類缺陷進行退火或其他修復。在已經(jīng)形成區(qū)域12后，可以根據(jù)標準光刻技術對襯底進行清潔并且再遮蔽，然后暴露于一種不同的電子供體物質(zhì)中，以形成P型區(qū)域14。例如，硼取代到石墨烯骨架中將傾向于形成一個P型區(qū)域，溴、碘、包括吸電子基的芳香族結構、或重氮鹽(例如4-溴苯四氟重氮)的吸附(或插入在石墨烯寡層中)或者金、鉍或銻的沉積同樣如此(在一些實施方案中，繼而進行退火)。參看例如潘查克拉(Panchakarla)等人,“硼和氮摻雜的石墨烯的合成、結構以及特性(Synthesis, Structure, and Properties of Boron and Nitrogen DopedGraphene)”，高級材料(Adv. Mat. )，21 (46) :4726-4730 (2009 年 8 月);a(Jung)等人，“少層石墨烯的電荷轉(zhuǎn)移化學摻雜電荷分布和能帶隙形成(Charge Transfer ChemicalDoping of Few Layer Graphenes:Charge Distribution and Band Gap Formation)，，，Nano Lett.(納米快報)，9 (12) : 4133-4137 (2009);董(00叩)等人，”用芳香族分子摻雜單層石墨烯(Doping Single-Layer Graphene with Aromatic Molecules)，，,微小(Small)5(12) :1422-1426 (2009年6月);法默(Farmer)等人，“石墨烯裝置中的化學摻雜和電子-電洞導電不對稱(Chemical Doping and Electron-Hole Conduction Asymmetry inGraphene Devices)”,納米快報(Nano Lett. ),9(1): 388-392 (2009);吉爾斯(Gierz)等人，“石墨烯的原子電洞摻雜(Atomic Hole Doping of Graphene)”,納米快報(NanoLett. ) 8(12) :4603-4607(2008),各自通過引用結合在此。對于這些物質(zhì)中的任一者而言，在一些實施方案中，可能優(yōu)選如以上描述地向石墨烯中引入缺陷。在已經(jīng)形成區(qū)域14后，可以對襯底進行清潔并且再遮蔽，然后暴露于一種不同的物質(zhì)中，以形成區(qū)域16。例如，石墨烯暴露于原子氫(例如呈等離子體形式)中將傾向于形成一個絕緣區(qū)域(“石墨烷”)。(P型區(qū)域還可以通過對通過暴露于氫等離子體中所形成的石墨烷區(qū)域進行退火來生產(chǎn)。)參看例如伊萊亞斯(Elias)等人，“通過可逆的氫化來控制石墨烯的特性關于石墨燒的證據(jù)(Control of Graphene’s Properties by ReversibleHydrogenation:Evidence for Graphane)v,科學(Science) 323:610-613 (2009)，該文獻通過引用結合在此?？傮w而言，石墨烯的碳原子從SP2態(tài)選擇性再雜化到SP3態(tài)將傾向于打開能帶隙，因而生產(chǎn)出半導電或絕緣區(qū)域。例如，烷基化或芳基化也可以生產(chǎn)半導電或絕緣區(qū)域。任選地，在形成區(qū)域16之后，還可以通過光刻法來形成區(qū)域18。作為替代方案，區(qū)域18可以基本上由原始石墨烯組成。應理解，形成這些不同區(qū)域的步驟可以按任何方便的順序來進行。例如，如果生產(chǎn)η型區(qū)域所要求的條件可能傾向于降解同一薄片上的P型區(qū)域，那么可以優(yōu)選牢固生產(chǎn)η型區(qū)域，并且繼而生產(chǎn)P型區(qū)域。
納米平板印刷術中的一個挑戰(zhàn)是在同一襯底上使用連續(xù)的掩模時的校準(registration)。在一個實施方案中，校準“記號”可以按可容易地檢測到的官能團(其在最終的電子裝置中可能具有或可能不具有任何功能)的形式放置在石墨烯襯底上。例如，電致發(fā)光聚合物(例如低聚物)，如聚(對苯撐乙烯)，可能非常適合用作標志物，從而形成大的剛性結構，這些結構可以通過它們的光子發(fā)射進行檢測。在一個實施方案中，X射線發(fā)射極可以放置在襯底上，但需要小心以避免最終產(chǎn)物被所發(fā)射出的X射線降解。在一個實施方案中，可能希望用一種物質(zhì)對整個薄片(或薄片的一部分)進行功能化、而不是如以上描述的用一種不同的摻雜劑物質(zhì)對石墨烯薄片的各區(qū)域單獨地進行功能化，并且然后通過交換整個功能分子或通過加入賦予所希望的特性的新官能團(作為連接到一個附著到襯底上的結合的部分上的一個自由的部分)以光刻方式建立所希望的區(qū)域。在一個實施方案中，可以通過此類方法使得石墨烯電路部分地或完全地可重寫。例如，已經(jīng)通過Cu(I)催化的疊氮化物-炔的環(huán)化加成反應(“點擊(click)”化學)用電化學活性的二茂鐵基團對碳納米纖維進行改性。參看例如蘭迪斯(Landis)等人，“經(jīng)由‘點擊’化學將氧化還原活性的分子共價接枝到垂直對齊的碳納米纖維陣列上(Covalent graftingof redox-active molecules to vertically aligned carbon nanofiber arraysvia ‘click，chemistry)”，化學材料(Chem. Mater. )，21 (4) : 724-730 (2009)，該文獻通過引用結合在此。預期這種方法還適用于對用疊氮化物功能化的石墨烯進行改性。在一個實施方案中，官能團可以吸附(例如物理吸附或化學吸附)到石墨烯表面上，而不是共價鍵結。一些摻雜劑物質(zhì)還可以插入在石墨烯襯底的寡層中。雖然已經(jīng)結合被絕緣體包圍的單一 p-n結的生產(chǎn)描述了以上方法，但可以通過遵循相同步驟來生產(chǎn)更復雜的幾何結構(例如包括許多個連接體的裝置)，例如通過使用包括多個開口的掩模以形成各自具有所希望的載流子密度的許多區(qū)域?？傮w而言，預期硅裝置的摻雜的區(qū)域的幾乎任何二維安排都具有石墨烯類似物。另外，描述以上方法時參考了單一摻雜劑物質(zhì)在各區(qū)域中的沉積。在一些實施方案中，多種摻雜劑物質(zhì)可以施加到單一區(qū)域中。這些摻雜劑物質(zhì)可以共沉積(以自發(fā)有序的、部分有序的或無序的構形)，或者一種物質(zhì)的沉積可能排斥另一者到石墨稀表面上的鍵合。在后一種情況下，排斥作用可以用來改進多個區(qū)域的校準。例如，如果電子供體摻雜劑物質(zhì)也具有排斥電子受體摻雜劑物質(zhì)的特性，那么就可以首先生產(chǎn)P型區(qū)域14。隨后用于生產(chǎn)區(qū)域12的掩模遮蔽作用將不需要在區(qū)域12與14之間的邊界處精確地對齊，但可以形成一定程度的重疊，而對受體物質(zhì)的排斥將產(chǎn)生兩個鄰接但不重疊的區(qū)域。已知某些物質(zhì)以有序的模式沉積在石墨烯上，這些有序的模式取決于它們與碳所成的鍵的特征而且取決于空間因素。這些作用可以用于連續(xù)的反應中以便以有序的方式在小于完全飽和的情況下使其他的物質(zhì)沉積。例如，已計算出對于11%的覆蓋密度，苯基在石墨烯上的最佳覆蓋率是每個具有18個石墨烯碳原子的單位晶胞有2個苯基。參看例如貝克亞洛娃(Bekyarova)等人，固態(tài)物理研究快報(Phys. Status SolidiRRL), 3 (6) : 187-189 (2009)，該文獻通過引用結合在此?？梢杂帽交赃@種密度覆蓋石墨烯襯底，并且隨后暴露于物理上更小的摻雜劑物質(zhì)(例如金屬或鹵化物)，預期其可沉積在這些苯基之間。最后，可以任選地去除苯基，留下低于完全飽和濃度的該更小的摻雜劑物質(zhì)。在一個實施方案中，苯基可以吸附而不是共價鍵合到石墨烯上，以有助于去除。還可以設想用于摻雜的更復雜的多步驟過程，例如在去除苯基之后，用不置換第一不飽和小摻雜劑物質(zhì)的另一種小摻雜劑物質(zhì)進行摻雜，從而獲得一個模式化的共沉積的層。這些技術還可以用于例如生產(chǎn)包括兩個摻雜的區(qū)域的石墨烯襯底，這兩個摻雜的區(qū)域各自用相同的相互混合的共摻雜劑進行摻雜，但濃度、數(shù)密度或附接模式不同。摻雜劑還可以按在整個區(qū)域呈梯度的濃度、隨機濃度或以任何其他適合的模式進行沉積，在該模式中，濃度在一個區(qū)域內(nèi)變化。摻雜劑的混合物也可以同時共沉積在單一區(qū)域中，在這種情況下，摻雜劑可以無序地、以部分有序的方式、或以完全有序的方式(例如通過自發(fā)性自組裝到一個有序陣列中)沉積。在一個實施方案中，自由的石墨烯薄片的一側(cè)或兩側(cè)都可以被功能化。例如，在圖4中示出的實施方案中，區(qū)域40用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行功能化，并且區(qū)域42用一種第二摻雜劑物質(zhì)在石墨烯薄片的相對側(cè)上進行功能化。區(qū)域44代表這些功能化的區(qū)域之間的重疊區(qū)，預期該重疊區(qū)具有與不重疊的功能化的區(qū)域中的任一者都不同的電子特性。 在一個實施方案中，代替于或附加于對襯底進行光刻式掩模遮蔽，還可以通過在襯底附近施加一個模式化的電場或磁場來控制沉積。在一個實例中，圖I的構形中的p-n結是如下形成的。通過從HOPG上剝落來形成原始石墨烯襯底。用光刻掩模對襯底進行遮蔽，從而暴露區(qū)域16，并且將襯底暴露于冷的氫等離子體(O. Imbar 10%氫氣-90%気氣混合物,30cm, 2小時)中，以在該區(qū)域中形成石墨烷。(參看伊萊亞斯等人，同上。)然后去除掩模。用水-和乙醇-相容性光刻掩模對襯底進行遮蔽，這使區(qū)域14暴露，并且然后將襯底在300K下浸在4-溴苯四氟硼酸重氮于I: I水/甲醇混合物中的ImM溶液中2小時，并且用水和甲醇沖洗，從而用重氮摻雜該區(qū)域以生產(chǎn)一個P型區(qū)域。(參看法默等人，同上。)然后去除光刻掩模。最后，然后用使光刻掩模對襯底進行遮蔽，這使區(qū)域12和14暴露。使用具有疊氮基三甲基硅烷(ATS)的直接投料器(借助于一種可變的漏泄閥進行控制)向表面進行投料，疊氮基三甲基硅烷經(jīng)由氮烯自由基吸附到石墨烯表面上。(參看蔡等人，同上。)已經(jīng)摻雜的區(qū)域14排斥ATS，所以僅區(qū)域12被摻雜而生產(chǎn)出一個η型區(qū)域。然后去除掩模。在這個實例中，區(qū)域18尚未暴露于石墨烯改性程序中的任一者，并且因而仍然是原始的金屬或半導電石墨烯。在另一個實例中，氮摻雜的SiC襯底上的外延生長的石墨烯層具有固有的η型特征。掩模遮蔽石墨烯以使區(qū)域14暴露,并且在室溫下使用努森池(Knudsen cell)使金沉積。然后在700° C下將襯底退火5分鐘，這同時允許金鍵合到石墨烯層上(形成一個P型區(qū)域)并且分解抗蝕劑。(參看吉爾斯等人，同上。)然后對該層進行再遮蔽以覆蓋區(qū)域12和14并且使區(qū)域16暴露，并且暴露于4-硝基苯基四氟硼酸重氮的溶液中，此形成一個絕緣區(qū)域。(參看貝克亞洛娃等人，同上。)然后去除抗蝕劑，留下被一個絕緣區(qū)域包圍的一個P-n結。在一個實施方案中，除以上描述的載流子群體以外，還可以選擇摻雜劑以調(diào)節(jié)石墨烯的其他電子特性，如費米能級、能帶結構、移動性、隧穿行為、或?qū)щ娞卣?。例如，以下文獻中論述了吸附物對費米能級和費米速度的影響霍米亞科夫(Khomyakov)等人，“石墨烯與金屬之間相互作用和電荷轉(zhuǎn)移的第一原理研究(First-principlesstudy of the interaction and charge transfer between graphene and metals)，，， 物理評論B(Phys Rev B) , 79:195425(2009);焦萬內(nèi)蒂(Giovannetti )等人，“用金屬接觸對石墨烯進行摻雜(Doping graphene with metal contacts)”，物理評論快報(Phys Rev Lett)，101:026803 (2008);貝那亞德等人，“以Au離子濃度控制還原過的石墨氧化物的功函數(shù)(Controlling work function of reduced graphite oxidewith Au-ion concentration)”，化學物理快報(Chem Phys Lett) , 475:91-95 (2008)；以及陶保斯托(Tapaszto)等人,“通過離子照射來調(diào)諧石墨烯的電子結構(Tuning theelectronic structure of graphene by ion irradiation)，，，物理評論 B(Phys RevB)，78:233407(2008)，各自通過引用結合在此。在一個實施方案中，替代于或附加于如以上論述地調(diào)節(jié)電荷載流子群體，還可以選擇摻雜劑物質(zhì)來改變石墨烯的光學或電光特性，如光學增益、透射率、反射率、電容率、磁導率、折射率、或各向異性，例如以形成等離子體裝置(發(fā)射激光或被動式)或其他非線性電光裝置。發(fā)現(xiàn)原始的石墨烯吸收η α =2. 3%的入射白光，盡管該原始的石墨烯具有一個原子的厚度(其中α是精細結構常數(shù)，約1/137)。如在石墨烯氧化物中所觀察的，石墨烯的Sp2網(wǎng)絡的破環(huán)(例如通過Sp3鍵形成)降低透明度。參看例如奈爾(Nair)等人精細結構常數(shù)定義石墨烯的視覺透明度(Fine structure constant defines visual transparencyof graphene)”,科學(Science), 320:1308 (2008);金(Kim)等人,“用于可拉伸的透明的電極的石墨烯膜的大規(guī)模模式生長(Large-scale pattern growth of graphene filmsfor stretchable transparent electrodes)，，，自然(Natureh457 = 7O6-7IO(2OC)9);頒予申(Shin)等人的美國公開申請?zhí)?009/0146111 ;饒(1^0)等人石墨烯的一些新穎的屬性(Some novel attributes of graphene)”·物理化學快報雜志(J Phys ChemLett) ; 1:572-580(2010)，各自通過引用結合在此。通過根據(jù)基于硅或其他的已知裝置(如激光器、發(fā)光二極管、等離子體波導、光波導、光柵、熒光裝置、吸光裝置、光電子轉(zhuǎn)換器、相移裝置、干涉儀、光耦合器、或等離子體耦合器)類推，本領域的普通技術人員將認識到如何使用這些光學或電光特性來構造不同的基于石墨烯的光電子裝置。
雖然在此已經(jīng)披露了不同的方面和實施方案，但基于在此的傳授的內(nèi)容，本領域的普通技術人員應清楚其他的方面和實施方案。在此披露的不同的方面和實施方案是出于說明的目的，并且不希望具有限制性，而真正的范圍和精神是由所附權利要求書指明。雖然已經(jīng)展示并且說明了在此描述的本發(fā)明主題的多個具體方面，但基于在此的教授的內(nèi)容，本領域的普通技術人員應清楚，在不背離在此描述的這個主題以及其更廣泛方面的情況下，可以進行更改和變換，并且因此所附權利要求書將在其范圍內(nèi)涵蓋所有此類更改和變換，如同在此處描述的這個主題的真正精神和范圍內(nèi)。雖然在此已經(jīng)披露了不同的方面和實施方案，但本領域的普通技術人員應清楚其他的方面和實施方案。在此披露的不同的方面和實施方案是出于說明的目的，并且不希望具有限制性，而真正的范圍和精神由所附權利要求書指明。應理解，總體而言，在此、并且尤其是在所附權利要求書中所使用的術語通常希望作為“開放的”術語(例如術語“包括著”應解釋為“包括著但不限于”，術語“具有”應解釋為 “至少具有”，術語“包括”應解釋為“包括但不限于”等)。另外應理解，如果意指特定數(shù)目的一種所介紹的權利要求陳述物，那么將在該權利要求中明確陳述這種意思，并且在無這類陳述物的存在下，不呈現(xiàn)這種意思。例如，為幫助理解，所附權利要求書可以包含使用介紹性短語，如“至少一個(種)”或者“一個(種)或多個(種)”，以介紹多個權利要求陳述物。然而，使用這類短語不應被視為暗示由不定冠詞“一個(種)”介紹的一個權利要求陳述物會將包含這類所介紹的權利要求陳述物的任何特別權利要求限制成僅包含一個這類陳述物的發(fā)明，即使當同一權利要求包括介紹性短語“一個(種)或多個(種)”或“至少一個(種)”以及不定冠詞(如“一個(種)”)時(例如“一種官能團”典型地應解釋為意味著“至少一種官能團”);這對用于介紹權利要求陳述物的定冠詞的使用同樣成立。另外，即使明確陳述特定數(shù)目的一種所介紹的權利要求陳述物，也應認識到這類陳述物典型地應解釋為意味著至少所陳述的數(shù)目(例如，“兩種官能團”或“多種官能團”而無其他修飾語的裸陳述典型地意味著至少兩種官能團)。此外，在使用短語，如“A、B以及C中的至少一者”、“A、B或C中的至少一者”或“一個(種)選自下組的[項目]，該組由A、B以及C組成”的情況下，總體而言希望這類結構是分離性的(例如這些短語中任一者都將包括但不限于具有以下各情況的系統(tǒng)單獨的A、單獨的B、單獨的C、A和B —起、A和C 一起、B和C 一起，或者A、B以及C 一起，并且可以另外包括多于一個A、B或C，如ApA2以及C 一起ABpByC1以及C2—起；或&和B2 一起)。另外應理解，事實上介紹兩個或更多個替代性術語的任何分離性詞語或短語，無論是在說明書、權利要求書還是附圖中，都應理解為涵蓋以下可能性包括一個這些術語、這些術語中的任一個、或兩個術語。例如，短語“A或B”應理解為包括以下可能性“A”、或“B”、或“A和B”。此外，“可以”和“任選地”以及其他的許可性術語在此用于描述不同的實施方案的任選特征。除非上下文另外規(guī)定，否則這些術語通常同樣描述可選擇的或可配置的特征。在此描述的方面描繪包含在多個不同的其他組件內(nèi)的或與多個不同的其他組件連接的多個不同組件。應理解，這類所描繪的構造僅僅是示例性的，并且事實上，可以實施許多實現(xiàn)相同功能性的其他構造。在概念性意義上，用于實現(xiàn)相同功能性的組件的任何安排都是有效地“關聯(lián)的”，以便實現(xiàn)所希望的功能性。因此，在此被組合以實現(xiàn)特別功能性的任何兩個組件都可以看作彼此是“關聯(lián)的”，以便實現(xiàn)所希望的功能性，而不管是構造還是中間組件。同樣地，如此關聯(lián)的任何兩個組件還可以被視作是彼此“可操作地連接的”或“可操作地聯(lián)接的”的，以實現(xiàn)所希望的功能性。能夠被如此關聯(lián)的任何兩個組件還可以被視作是彼此“可操作地可聯(lián)接”的，以實現(xiàn)所希望的功能性?？刹僮鞯乜陕?lián)接的特定實例包 括但不限于物理上可配合或相互作用的組件或者以無線方式相互作用的組件。
權利要求
1.一種電子裝置，包括 一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一界定區(qū)域不同，其中該第一界定區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且該第二界定區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。
2.如權利要求I所述的裝置，其中該至少一種電子特性包括以下各項中的至少一項費米能級、能帶結構、載流子群體、移動性、隧穿行為、以及導電特征。
3.如權利要求I所述的裝置，其中該至少一種電子特性方面的不同是該第一和該第二界定區(qū)域的功能化的結果。
4.如權利要求I所述的裝置，其中該第一和該第二界定區(qū)域形成一個半導電結。
5.如權利要求I所述的裝置，另外包括一個電連接到該第一界定區(qū)域上的第一連接體和一個電連接到該第二界定區(qū)域上的第二連接體。
6.如權利要求I所述的裝置，其中該第一界定區(qū)域與該第二界定區(qū)域是鄰接的。
7.如權利要求I所述的裝置，另外包括一個第三界定區(qū)域，該第三界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域中的每一者都不同。
8.如權利要求I所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)使該石墨烯襯底的多個相對的表面功能化。
9.如權利要求I所述的裝置，其中該第二摻雜劑物質(zhì)與該第一摻雜劑物質(zhì)不同。
10.如權利要求I所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)在濃度方面不同。
11.如權利要求I所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)在與該石墨烯襯底的附接模式方面不同。
12.如權利要求I所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)包括多個互混的摻雜劑子物質(zhì)。
13.如權利要求I所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)包括一個附著到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地附接到該第一結合的部分上的第一自由的部分。
14.如權利要求I所述的裝置，其中該電子特性方面的不同隨該自由的部分的一種特性而變化。
15.如權利要求I所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)插入在該石墨烯襯底中。
16.如權利要求I所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)在該第一界定區(qū)域內(nèi)在附接模式方面變化。
17.如權利要求I所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)在該第一界定區(qū)域內(nèi)在濃度方面變化。
18.如權利要求I所述的裝置，其中該第二界定區(qū)域包圍該第一界定區(qū)域。
19.一種電子裝置，包括 一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括一個第一界定區(qū)域和一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種電子特性方面與該第一界定區(qū)域不同，其中該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化，并且其中該第一區(qū)域遠離該石墨烯襯底的任何邊緣。
20.如權利要求19所述的裝置，其中該第二界定區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。
21.如權利要求20所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)使該石墨烯襯底的多個相對的表面功能化。
22.如權利要求19所述的裝置，其中該至少一種電子特性方面的不同是該第一界定區(qū)域功能化的結果。
23.如權利要求19所述的裝置，其中該第一和該第二界定區(qū)域形成一個半導電結。
24.如權利要求19所述的裝置，其中該第二界定區(qū)域不包括該石墨烯襯底的邊緣。
25.如權利要求19所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)包括一個附接到該石墨烯襯底上的第一結合的部分和一個可去除地連接到該第一結合的部分上的第一自由的部分。
26.—種電子電路,包括 一個石墨烯襯底，該石墨烯襯底包括 一個第一裝置，該第一裝置包括該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域和該石墨烯襯底的一個第二界定區(qū)域，該第二界定區(qū)域在至少一種第一電子特性方面與該第一界定區(qū)域不同，其中該第一區(qū)域用一種第一摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化；以及 一個第二裝置，該第二裝置包括該石墨烯襯底的一個第三界定區(qū)域和該石墨烯襯底的一個第四界定區(qū)域，該第四界定區(qū)域在至少一種第二電子特性方面與該第三界定區(qū)域不同，其中該第三區(qū)域用一種第二摻雜劑物質(zhì)進行化學功能化。
27.如權利要求26所述的電路，其中該第一和該第二裝置具有實質(zhì)上相同的電子特征。
28.如權利要求26所述的電路，另外包括該石墨烯襯底的一個第五界定區(qū)域，該第五界定區(qū)域充當該第一和該第二裝置之間的一個連接體。
29.如權利要求26所述的裝置，其中該第一和該第二界定區(qū)域形成一個半導電結。
30.如權利要求26所述的裝置，其中該第一摻雜劑物質(zhì)和該第二摻雜劑物質(zhì)使該石墨烯襯底的多個相對的表面功能化。
31.如權利要求26所述的裝置，其中該第一裝置和該第二裝置定位在該石墨烯襯底的多個相對的表面上。
32.如權利要求26所述的裝置，其中該第二摻雜劑物質(zhì)與該第一摻雜劑物質(zhì)不同。
33.一種在石墨烯襯底上形成電子裝置的方法，包括 用一種第一摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域進行功能化；并且 用一種第二摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第二界定區(qū)域進行功能化，該功能化的第一區(qū)域在一種電特性方面與該功能化的第二界定區(qū)域不同。
34.如權利要求33所述的方法，其中對該第一界定區(qū)域進行功能化包括將該第一區(qū)域選擇性地暴露于一種化學溶液中。
35.如權利要求33所述的方法，其中對該第一界定區(qū)域進行功能化包括以光刻方式用掩模遮蔽該石墨烯襯底。
36.如權利要求33所述的方法，其中對該第一界定區(qū)域進行功能化包括向該石墨烯襯底施加一個空間上模式化的電勢。
37.如權利要求33所述的方法，其中對該第一界定區(qū)域進行功能化包括向該石墨烯襯底中引入一個缺陷。
38.如權利要求33所述的方法，其中該第一界定區(qū)域和該第二界定區(qū)域同時被功能化。
39.如權利要求33所述的方法，其中該第一界定區(qū)域在該第二界定區(qū)域之前被功能化。
40.如權利要求39所述的方法，其中該第二界定區(qū)域與該第一界定區(qū)域重疊。
41.如權利要求40所述的方法，其中對該第二界定區(qū)域進行功能化包括使該第二摻雜劑物質(zhì)與該第一摻雜劑物質(zhì)共沉積。
42.如權利要求40所述的方法，其中該第一摻雜劑物質(zhì)排斥該第二摻雜劑物質(zhì)使其不沉積在該石墨烯襯底上。
43.一種在石墨烯襯底上形成電子裝置的方法，包括 用一種第一摻雜劑物質(zhì)對該石墨烯襯底的一個第一界定區(qū)域進行功能化，該功能化的第一區(qū)域在一種電特性方面與一個第二界定區(qū)域不同，該功能化的第一區(qū)域遠離該石墨烯襯底的任何邊緣。
全文摘要
用一種或多種官能團對一個石墨烯襯底進行摻雜，以形成一種電子裝置。
文檔編號H01B5/00GK102804285SQ201180014902
公開日2012年11月28日 申請日期2011年2月2日 優(yōu)先權日2010年2月2日
發(fā)明者杰弗里·A·鮑爾斯, 羅德里克·A·海德, 穆里爾·Y·伊什克瓦, 喬丁·T·卡勒, 克拉倫斯·T·特格林, 豐國達志, 理查德·N·扎爾 申請人:希爾萊特有限責任公司