CN103733051A - 石墨烯缺陷检测 - Google Patents

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Abstract

本发明总体描述了与经配置可有效检测包含石墨烯的样品中的缺陷的方法和系统有关的技术。示例性方法可以包括接收样品，其中，所述样品可以包含至少一些石墨烯和该石墨烯中的至少一些缺陷。所述方法还可以包括使所述样品在充足的反应条件下暴露于气体以产生标记的样品，其中，所述标记的样品可以包含与至少一些缺陷键合的标记物。所述方法还可以包括将所述标记的样品置于检测器系统中。所述方法还可以包括用所述检测器系统检测至少一些所述标记物。

Description

石墨烯缺陷检测
对相关申请的交叉引用
本申请涉及下列申请：PCT专利申请PCT/US2011/xxxxx(律师案号1574-0040)，名称为“石墨烯缺陷改造”，发明人为Seth Miller，申请日为年/月/日，目前为共同待决；和PCT/US2011/xxxxx(律师案号1574-0042)，名称为“石墨烯缺陷的改造”，发明人为Seth Miller和Thomas Yager，申请日为年/月/日，目前为共同待决。
背景技术
除非在本文中另外指明，本部分所描述的资料并非本申请权利要求的现有技术，将这些资料包含在本部分中并非表示承认其是现有技术。
石墨烯是一种通常可以包含一层键合在一起的碳原子(该碳原子层的厚度为一个原子)的材料。石墨烯可以通过使碳原子在另一种材料(例如铜)上生长来形成。可以将铜插入石英管中，加热并退火。随后可以使CH4和H2的混合气体流入管中，而后可以使铜在流动的H2下冷却，从而形成石墨烯。
发明内容
在一些实例中，对一种检测样品中的缺陷的方法进行了一般性说明。所述方法可以包括接收样品，其中，所述样品可以包含至少一些石墨烯和该石墨烯中的至少一些缺陷。所述方法还可以包括使所述样品在充足的反应条件下暴露于气体以产生标记的样品，其中，所述标记的样品可以包含与至少一些缺陷键合的标记物。所述方法还可以包括将所述标记的样品置于检测器系统中。所述方法还可以包括用所述检测器系统检测至少一些所述标记物。
在一些实例中，对一种可有效检测样品中的缺陷的系统进行了一般性说明。所述系统可以包括舱室和被配置成与所述舱室具有操作性关系的检测器系统。所述舱室可以配置成可有效地接收样品，其中，所述样品可以包含至少一些石墨烯和该石墨烯中的至少一些缺陷。所述舱室还可以配置成可有效地使所述样品在充足的反应条件下暴露于气体以产生标记的样品，其中，所述标记的样品可以包含与至少一些缺陷键合的标记物。所述检测器系统可以配置成可有效地接收所述标记的样品并检测至少一些所述标记物。
在一些实例中，对一种样品进行了一般性说明，其中，所述样品可以包含至少一些石墨烯和该石墨烯中的至少一些缺陷。所述样品可以包含与至少一个所述缺陷键合的至少一个标记物。所述标记物可以包含分子，并且所述分子可以包含至少一种原子量大于约40的原子。
前述发明内容仅是说明性的，并不意在做出任何限制。除了上述的说明性方面、实施方式和特征以外，其他方面、实施方式和特征将参照附图和下文的详细说明而变得显而易见。
附图说明
凭借以下说明和所附的权利要求并结合附图，本发明的前述特征和其他特征将而变得更加明显可见。应理解的是，附图仅绘出了本发明的几个实施方式，因此不应认为附图是对本发明范围的限制，在此情况下，通过使用附图来更具体、更详细地描述本发明；在附图中：
图1图示了可用来执行石墨烯缺陷检测的示例系统；
图2绘出了执行石墨烯缺陷检测的示例方法的流程图；
图3图示了可用来执行石墨烯缺陷检测的计算机程序产品；和
图4是图示了经设置用来执行石墨烯缺陷检测的示例计算设备的方框图；
所有附图内容都根据本文所述的至少一些实施方式来设置。
具体实施方式
在以下的详细说明中将参照附图，附图构成了以下说明的一部分。在附图中，除非上下文另有指明，相似的符号通常指示相似的组成部分。在详细的说明、附图和权利要求中所描述的说明性实施方式并不意在进行限制。在不脱离本文所呈现的主题的主旨或范围的情况下，可以使用其他实施方式，并可以做出其他修改。容易理解的是，本文所一般性描述的以及附图中所图示的本发明的各方面可以以多种不同的配置来设置、替换、组合、分离和设计，这些都明确地涵盖在本文中。
本发明总体上特别涉及与石墨烯缺陷检测有关的系统、方法、材料和装置。
简言之，总体上描述了与经配置可有效检测包含石墨烯的样品中的缺陷的方法和系统有关的技术。示例性方法可以包括接收样品，其中，所述样品可以包含至少一些石墨烯和该石墨烯中的至少一些缺陷。所述方法还可以包括使所述样品在充足的反应条件下暴露于气体以产生标记的样品，其中，所述标记的样品可以包含与至少一些缺陷键合的标记物。所述方法还可以包括将所述标记的样品置于检测器系统中。所述方法还可以包括用所述检测器系统检测至少一些所述标记物。
应理解的是，在本说明书所明确或隐含公开的内容中和/或在权利要求的记载中属于在结构、组成和/或功能上相关的一组化合物、材料或物质的任何化合物、材料或物质都包括该组中的个体代表物及其全部组合形式。
图1图示了本文所述的至少一些实施方式的可用来执行石墨烯缺陷检测的示例系统。示例石墨烯缺陷检测系统100可以包括舱室112、检测器系统131和/或舱室144，这些都被配置为彼此之间具有操作性关系。缺陷检测系统100的至少一些元件可以设置成通过通信连接156与处理器154通信。在一些实例中，处理器154可以适配成与存储器158通信，存储器158可以包括储存在其中的指令160。可以用例如指令160来配置处理器154，从而控制下文所述的至少一些操作/行为/功能。
如下文所更详细讨论的，样品102可以包含一个或多个缺陷104、106、108和/或110，并且可以例如手动或利用机器将样品102置于舱室112中。如下文所更详细讨论的，舱室112可以配置成可有效地使样品102暴露于气体120从而产生标记的样品105。标记的样品105可以包含键合在缺陷104、106、108和/或110上的标记物122、124、126和/或128。可以例如手动或用机器将带有标记物122、124、126和/或128的样品105置于包括源130和/或检测器132的检测器系统131中。检测器系统131可以配置成可有效地检测标记物122、124、126和/或128。随后，可以将样品105送入另一舱室144中并使其暴露于另一气体136、液体138或热，从而至少部分地除去标记物122、124、126和/或128。
在实例中，样品102可以包含石墨烯103以及一个或多个缺陷104、106、108和/或110。例如，石墨烯形成过程中的化学杂质可以形成缺陷104、106、108和/或110。缺陷来源的其他实例可以是在化学气相沉积过程中形成石墨烯的结果，在该化学气相沉积过程中，在蒸气中使碳原子沉积在基底上。一些碳原子核可能会在基底表面上解离，从而在石墨烯晶核的晶体之间形成空隙或边界。缺陷的其他实例包括共价缺陷或Stone-Wales型缺陷，其中，碳原子键合成具有不同碳原子数(例如5个碳或7个碳，而不是6个碳)的环。在此类实例中，这种结构可能具有与无此类缺陷的石墨烯略微不同的电子特性。表面供石墨烯生长的基底可以具有可形成缺陷104、106、108和/或110的拓扑学畸变。缺陷的另外一些实例包括与碳原子键合的其他类型的化学形式，例如环氧化物、酮、醇和/或羧酸。
如图所示，可以将包含石墨烯103和缺陷104、106、108和/或110的样品102置于舱室112中。舱室112可以包含开口114、开口116、泵170和/或加热器174。容器118可以调整为与舱室112流体连通。容器118可以包含气体120。阀182与容器118和/或舱室112流体连通，并可以被处理器154选择性地激活，从而使舱室112中的环境充满来自容器118的气体120。气体120可以包含带有至少一种相对重的原子的分子。例如，气体120中的至少一种原子可以具有大于约40的原子量。在一些实例中，气体120中的至少一种原子可以是金属。在实例中，气体120可以包含其中至少一个原子可以是硒(Se)、碲(Te)和/或锡(Sn)的分子。
例如，气体120可以包含其中至少一个原子是碘(I)的分子。例如，气体120可以包含碘类分子，例如碘、亚硫酰碘、碘化有机胺(例如4-碘代苯胺)、3-碘代丙基三甲氧基硅烷、碘化氢和/或二碘乙烷。在这些实例中，由于碘原子可以与样品103中的缺陷104、106、108和/或110化学键合以产生标记的样品105，因此可以在样品103中形成标记物122、124、126和/或128。随后可以利用检测器系统标131来检测标记物122、124、126和/或128。
例如，气体120可以包含三碘化硼(BI3)、三碘化铝(AlI3)、三溴化硼(BBr3)、碲化氢(H2Te)、硒化氢(H2Se)、氯化锡(SnCl2)、SnBr2和SnBr4等。其他实例包括带有重原子的挥发性金属，例如四(乙基甲基氨基)铪、叔丁基酰亚氨基三(乙基甲基氨基)钽(V)、叔丁基酰亚氨基三(乙基甲基氨基)钽(V)等。
可以例如手动或用机器将标记的样品105放置在检测器系统131中。在实例中，源130可以包括光谱光源，例如X射线源。源130和检测器132可以组合形成X射线荧光(XRF)系统或全X射线荧光(TXRF)系统。在TXRF系统中，可以将X射线束曝射到标记的样品105上，标记物122、124、126和/或128中的重原子可以吸收X射线并发出荧光。该荧光可以被检测器132检测到。检测器132的输出结果可以指示标记的样品105表面上的原子类型的浓度。例如，检测器132可以检测到标记的样品105表面上的原子强度。在一些实例中，利用检测器132可以进行制造过程中的样品线上监视。检测器系统131的输出结果可以是指示样品102中的石墨烯品质水平的度量，例如，来自气体120的产生标记物122、124、126和/或128的原子的量。
在一些实例中，检测器系统131可以包含背散射扫描电子显微镜(SEM)系统或一些其他类型的背散射电子成像(BEI)系统。检测器系统131的输出结果可以包括与标记的样品105所带的缺陷的图谱相关的数据。示例图谱可以由包括X,Y坐标和与样品102中指定的X-Y坐标处的缺陷相关的强度/浓度水平的数据构成。在一些实例中，检测器系统131可以配置成可有效地对标记的样品105中的多种重原子(例如碘)定量。
在一些实例中，气体120可以经选择而与样品102反应，从而有效地产生与样品102中的特定缺陷有关的标记物，由此产生标记的样品105。在一些实例中，气体120可以用来标记多种不同类型的缺陷。例如，具有氯化锡原子的气体可以有效地标记样品102中的酚缺陷，而具有碘原子的气体可以有效地标记样品102中的醇缺陷。
在一些实例中，具有三碘化硼(BI3)分子的气体可以有效地标记样品102中的多个不同的氧缺陷。BI3可以对包括醚、酮、醇、酸、环氧化物等在内的大多数氧基团具有强亲和力。由于BI3是相对强的电子受体，BI3可以对富电子缺陷(例如Stone-Wales缺陷)具有相对高的亲和力。在实例中，气体120可以包括带有BI3的分子和带有碘代苯胺的分子。在该特定实例中，可以检测到含石墨烯样品中的常见的化学缺陷、拓扑学缺陷和/或地形学缺陷。
具有二碘乙烷分子的气体可以有效地标记样品102中的酚型缺陷。包含亚硫酰碘分子的气体可以与羧基反应形成酰基碘，并且能够有效地标记样品102中的羧基型缺陷。气体102可以包含多于一种的本文所列的示例原子。例如，气体120可以包含：包括二碘乙烷的分子和包括亚硫酰碘的分子，包括二碘乙烷和三碘化硼的分子，或包括碘和三碘化硼的分子，等等。
在实例中，当气体120包含氯化锡(Sn4Cl)分子时，可以用例如加热器174将舱室112加热至约100℃～约200℃。可以用例如泵170将舱室112内的压力调节至约0.5豪托～10豪托。可以从容器118将气体120供应至舱室112，并供应约2分钟～约10分钟的时间。蒸气120中的分子可以沉积在样品103上并与样品102反应，从而有效地在样品103所带的缺陷位点处产生标记物122、124、126和/或128，由此产生标记的样品105。随后可以在泵170的控制下通过例如真空或气体扫除将气体120从舱室112中除去。残留在舱室112中的来自气体120的原子可以是与缺陷位点104、106、108和/或110键合从而产生标记物122、124、126和/或128的原子。如本文中所述，可以用检测器系统标131来检测标记的样品105上的标记物122、124、126和/或128。
在用检测器系统131进行了检测后，可以例如手动或用机器将标记的样品105放置在舱室144中。舱室144可以包含开口140、开口142、泵172和/或加热器176。容器134可以调整为与舱室144流体连通。容器134可以包含气体136、液体138或其混合物。阀184与容器134和/或舱室144流体连通，并可以被处理器154选择性地激活，从而使舱室144中的环境充满来自容器134的气体136和/或液体138。容器134可以配置成可有效地将气体136和/或液体138(例如水、水蒸气、氢气、肼、氨等)供应至标记的样品105。加热器176可以有效地将舱室144加热至约250℃～约500℃。液体138、气体136和/或热可以将气体102中的原子从标记的样品105中除去，从而重建基本没有标记物122、124、126、128的样品102，如显示出带有缺陷104、106和标记物126、128但无标记物122、124的样品102的图所示。在气体120包含碘原子的实例中，碘-碳键在例如超过250℃的相对高的温度容易变得热力学不稳定。如本文中所讨论的，在加热时这些键可以断裂。
在其他潜在益处中，按照本发明设置的系统可以用来监测缺陷而不毁坏样品(即，非破坏性的缺陷检测)。可以在样品上形成标记物，随后可以除去该标记物，从而产生可逆过程。由于可以使用多种类型的检测器系统，例如提供高通量(如晶片规模检测系统)和/或高灵敏度的系统，因此可以获得相对高通量和相对高灵敏度的系统。由于可以标记基底本身，因此系统可以能够检测基底上的石墨烯不连续的区域。
例如，可以使样品在3-碘代丙基三甲氧基硅烷下暴露相对短的时间(例如约1分钟～约5分钟)。在使用XRF作为测量手段的实例中，常用的数据采集时间可以是约1分钟。在加热样品的实例中，加热也可以是相对短暂的，例如约30秒～约3分钟。因此，整个过程可以在数分钟内完成。
图2绘出了按照本文所述的至少一些实施方式设置的用于执行石墨烯缺陷检测的示例过程200。图2中的过程可以使用例如上文公开的系统100来执行。示例过程可以包括由一个或多个区块S2、S4、S6、S8和/或S10显示的一个或多个操作、行为或功能。虽然用不连续的区块来进行图示，但根据所需的实施情况，多个区块可以被分割成额外的区块、合并成更少的区块或消除。
过程200可以始于区块S2，“接收包含石墨烯和至少一些缺陷的样品”。在区块S2阶段，舱室可以配置成可有效接收包含石墨烯和该石墨烯中的至少一些缺陷的样品。
处理可以从区块S2继续进行至区块S4，“使所述样品在充足的反应条件下暴露于气体以产生标记的样品，其中，所述标记的样品可以包含与至少一些缺陷键合的标记物”。在区块S4阶段，舱室可以配置成可有效地使样品在充足的反应条件下暴露于气体以产生标记的样品。例如，所述气体可以包含具有至少一种分子量超过约40的原子的分子。在实例中，所述气体可以包含碘分子。在实例中，所述气体可以包含硒(Se)、碲(Te)、锡(Sn)、三碘化硼(BI3)、三碘化铝(AlI3)、三溴化硼(BBr3)、碲化氢(H2Te)、硒化氢(H2Se)和/或氯化锡(SnCl2)。上述暴露可以产生包含样品上的标记物的经标记的样品。
处理可以从区块S4继续进行至区块S6，“将标记的样品置于检测器系统中”。在区块S6阶段，可以将标记的样品置于检测器系统中。例如，如之前所述，检测器系统可以包括TXRF或背散射成像系统。
处理可以从区块S6继续进行至区块S8，“用所述检测器系统检测至少一些所述标记物”。在区块S8阶段，检测器系统可以配置成可有效地检测所述标记的样品所带的至少一些标记物。例如，TXRF系统可以用来使标记的样品暴露在X射线下，其中，标记的样品上的标记物可以吸收X射线，而且作为响应所述标记物可以发出荧光。与标记的样品上的标记物相关的荧光可以用检测器检测到。
处理可以从区块S8继续进行至区块S10，“除去至少一些标记物”。在区块S10阶段，可以从标记的样品上除去至少一些标记物。例如，可以向标记的样品施加水，以至少部分地除去标记物。
图3图示了本文所述的至少一些实施方式的可用来执行石墨烯缺陷检测的计算机程序产品。程序产品300可以包括信号运载媒介302。信号运载媒介302可以包含一个或多个指令304，当由例如处理器来执行指令304时，指令304可以提供关于图1～2所述的功能。因此，例如，参照系统100，在响应于由媒介302传达给系统100的指令304时，处理器154可以执行图3所示的一个或多个区块。
在一些实施方式中，信号运载媒介302可以包括计算机可读媒介306，例如但不限于硬盘驱动器、光盘(CD)、数字激光视盘(DVD)、数字磁带和存储器等。在一些实施方式中，信号运载媒介302可以包括记录媒介308，例如但不限于存储器、可读写(R/W)CD、R/W-DVD等。在一些实施方式中，信号运载媒介302可以包括通信媒介310，例如但不限于数字和/或模拟通信媒介(例如光纤缆、波导管、有线通信连接和无线通信连接等)。因此，例如，可以利用RF信号运载媒介302将程序产品300传达给系统100的一个或多个模块，其中，通过无线通信媒介310(例如，符合IEEE802.11标准的无线通信媒介)来传达信号运载媒介302。
图4是图示了本文所述的至少一些实施方式的经设置用来执行石墨烯缺陷检测的示例计算设备的方框图。在非常基础的配置402中，计算设备400通常包括一个或多个处理器404和系统存储器406。存储器总线408可以用于在处理器404和系统存储器406之间进行通信。
根据所需的配置，处理器404可以是任何类型，包括但不限于微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信号处理器(DSP)或其任意组合。处理器404可以包括一级或更高级高速缓存(例如一级缓存410和二级缓存412)、处理器核414和寄存器416。示例处理器核414可以包括运算逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP核心)或其任意组合。实例存储器控制器418也可以与处理器404一起使用，或者，在一些实施方式中，存储器控制器418可以是处理器404的内部部件。
根据所需的配置，系统存储器406可以是任何类型，包括但不限于易失性存储器(例如RAM)、非易失性存储器(例如ROM、闪存等)或其任意组合。系统存储器406可以包含操作系统420、一个或多个应用422和程序数据424。应用422可以包含石墨烯缺陷检测算法426，该算法经设置能够执行本文所述的多种功能/行为/操作，包括针对图1～3的系统100而描述的那些功能/行为/操作中的至少一些。程序数据424可以包括石墨烯缺陷检测数据428，该数据可用于执行本文所述的石墨烯缺陷检测。在一些实施方式中，应用422可以设置为能够在操作系统420上操作程序数据424，从而可以提供石墨烯的形成。上述基础配置402由图4中的内层虚线中的组成部分图示。
计算设备400可以具有额外的特征或功能以及额外的接口以辅助基础配置402与任何需要的设备和接口之间的通信。例如，总线/接口控制器430可以用来辅助基础配置402通过存储接口总线434与一个或多个数据存储设备432进行通信。数据存储设备432可以是移动式存储设备436、非移动式存储设备438或其组合。仅举例而言，移动式存储设备和非移动式存储设备的实例包括磁盘设备(例如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD))、光学碟片驱动器(例如光盘(CD)驱动器或数字多功能光碟(DVD)驱动器)、固态驱动器(SSD)和磁带驱动器。实例计算机存储媒介可以包括在任何信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)存储方法或技术中使用的易失性和非易失性、移动式或非移动式的媒介。
系统存储器406、移动式存储设备436和非移动式存储设备438是计算机存储媒介的实例。计算机存储媒介包括但不限于：RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术，CD-ROM、数字多功能光碟(DVD)或其他光学存储，盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备，或可用于存储所需的信息并且可以被计算设备400访问的其他任何媒介。任何此类计算机存储媒介都可以是计算设备400的一部分。
计算设备400还可以包括接口总线400，用于辅助各种接口设备(例如，输出设备442、外部接口444和通信设备446)通过总线/接口控制器430与基础配置402通信。示例输出设备442包括图形处理单元448和音频处理单元450，它们可以配置成通过一个或多个A/V端口452与多个外部设备(例如显示器或扬声器)通信。示例外部接口444包括串行接口控制器454或并行接口控制器456，它们可以配置成通过一个或多个I/O端口458与诸如输入设备(例如键盘、鼠标、手写笔、语音输入设备、接触式输入设备等)或其它外部设备(例如，打印机、扫描仪等)等外部设备通信。示例通信设备446包括网络控制器460，网络控制器460可以设置成辅助与在网络通信连接另一端的一个或多个其他计算设备462通过一个或多个通信端口464进行通信。
网络通信连接可以是通信媒介的一个实例。通信媒介通常可以通过计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号中的其他数据来具体实现，例如载波或其他传输机制，并且可以包括任何信息传递媒介。“调制数据信号”可以是以使其对信号中的信息进行编码的方式设定或改变了其一个或多个特征的信号。举例而言，但并非进行限制，通信媒介可以包括有线媒介(例如有线网络或直接有线连接)和无线媒介(例如声学、射频(RF)、微波、红外(IR)和其他无线媒介)。本文所用的术语“计算机可读媒介”可以包括存储媒介和通信媒介。
计算设备400可以作为小尺寸规格的便携(或移动)电子设备(例如手机、个人数据助手(PDA)、个人媒体播放设备、无线网观看设备、个人头戴式设备、应用专用设备或包括任何上述功能的混合式设备)来使用。计算设备400还可以作为个人计算机(包括手提式计算机和非手提式计算机配置)来使用。
本发明不限于本申请中描述的意在阐明多个方面的特定实施方式。将对本领域技术人员显而易见的是，可以进行多种修改和变形而不脱离本发明的主旨和范围。根据前述说明，除了本文所列举的方法和装置外，本发明范围内的功能等价方法和装置将对本领域技术人员而言是显而易见的。意在将这些修改和变形都包含在所附权利要求的范围内。本发明仅会受到所附权利要求的条款以及这些权利要求所应有的等价物的完整范围的限制。应理解的是，本发明不限于特定的方法、试剂、化合物组成或生物系统，这些自然可以发生变化。还应当理解的是，本文所用的术语仅是出于描述特定实施方式的目的，而不试图进行限制。
对于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员都可以在对上下文和/或应用适当的情况下将其从复数形式转化为单数形式或从单数形式转化成复数形式。为了清楚，本文中可以明确地说明各种单数/复数变换。
本领域技术人员应理解的是，通常，本文所用的术语，尤其是所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中所用的术语，通常意在表示“开放式”术语(例如，术语“包括”应理解为“包括但不限于”，术语“具有”应理解为“至少具有”，术语“包含”应理解为“包含但不限于”，等等)。本领域技术人员还应理解的是，如果意图表示特定数量的所引入的权利要求叙述事项，则这种意图将明确记载在权利要求中，而在没有这种记载时，就不存在这种意图。例如，为了帮助理解，以下所附的权利要求可能包含引导性短语“至少一个(种)”和“一个(种)或多个(种)”的用法，用来引入权利要求叙述事项。然而，即使同一权利要求包含了引导性短语“一个(种)或多个(种)”或“至少一个(种)”和诸如“一个”或“一种”等不定冠词，对此类短语的使用也不应解读为是以下含义：由不定冠词“一个”或“一种”引入权利要求叙述事项，会将包含这些引入的权利要求叙述事项的特定权利要求限定为包含仅一个(种)这样的叙述事项的实施方式(例如“一个”和/或“一种”应理解为是表示“至少一个(种)”或“一个(种)或多个(种)”)；对于使用定冠词来引入权利要求叙述事项的情况也同样如此。此外，即使明确记载了特定数量的所引入的权利要求叙述事项，本领域技术人员也会认识到应当将此类记载解释为是表示至少所述数量(例如，如果仅记载了“两种叙述事项”而无其他修饰，其含义是至少两种叙述事项或两种以上叙述事项)。此外，在使用与“A、B和C等中的至少一种”类似的限定时，通常，此类表述意在具有使本领域技术人员会理解此类限定的含义(例如，“具有A、B和C中至少一种的系统”应包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有AB、具有AC、具有BC、和/或具有ABC等的系统)。在使用与“A、B或C等中的至少一种”类似的限定时，通常，此类表述意在具有使本领域技术人员会理解此类限定的含义(例如，“具有A、B或C中至少一种的系统”应包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有AB、具有AC、具有BC、和/或具有ABC等的系统)。本领域技术人员还应理解的是，不论在说明书、权利要求书还是附图中，表示两种以上择一性事项的任何选言性词语实际上都应理解为涵盖了包括这些事项中的某一项、任一项或全部两项在内的可能性。例如，短语“A或B”将理解为包括了“A”或“B”或“A和B”的可能性。
此外，如果以马库什组的方式描述了本发明的特征和方面，则本领域技术人员会认识到还藉此以马库什组中的任何单独成员或成员子组的方式描述了本发明。
本领域技术人员应理解的是，出于任何目的和所有目的，例如在提供书面说明方面，本文公开的所有范围还包括这些范围的任何或全部可能的子范围和子范围的组合。对于任何列出的范围，都应容易地认识到充分地描述了并能够得到被分割为至少两等份、三等份、四等份、五等份、十等份等的同一范围。作为非限制性实例，本文所述的每个范围都可以容易地分割为下三分之一、中三分之一和上三分之一，等等。本领域技术人员还应理解的是，所有例如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”等用语都包括了所述的数字，并且指可以继续分割为上述子范围的范围。最后，本领域技术人员还应理解，范围包括每个单独的成员。因此，例如，具有1～3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。类似的，具有1～5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，以此类推。
虽然本文已公开了多个方面和实施方式，但对本领域技术人员而言其他方面和实施方式将变得显而易见。本文公开的多个方面和实施方式是为了进行说明而非意在进行限制，且由以下权利要求来说明真正的范围和主旨。

Claims (38)

1.一种检测样品中的缺陷的方法，其中，所述样品包含石墨烯，所述方法包括：
接收样品，其中，所述样品包含所述石墨烯中的至少一些缺陷；
使所述样品在充足的反应条件下暴露于气体以产生标记的样品，其中，所述标记的样品包含与至少一些所述缺陷键合的标记物；
将所述标记的样品置于检测器系统中；和
用所述检测器系统检测所述标记的样品所带的至少一些所述标记物。
2.如权利要求1所述的方法，其中，使所述样品暴露于气体的步骤还包括使所述样品暴露于包含分子的气体，其中，所述分子包含至少一种原子量大于约40的原子。
3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使所述标记的样品在充分的反应条件下暴露于液体或气体，以至少部分地从所述标记的样品的所述缺陷中除去所述标记物。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使所述标记的样品在充分的反应条件下暴露于热，以至少部分地从所述标记的样品的所述缺陷中除去所述标记物。
5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使所述标记的样品暴露在约100℃～约200℃的温度和约0.5毫托～约10毫托的压力，以至少部分地从所述标记的样品的所述缺陷中除去所述标记物。
6.如权利要求1所述的方法，其中，使所述样品暴露于气体的步骤还包括使所述样品暴露于包含分子的气体，其中，所述分子包含碘原子。
7.如权利要求1所述的方法，其中，使所述样品暴露于气体的步骤还包括使所述样品暴露于包含分子的气体，其中，所述分子包括碘、亚硫酰碘、碘化有机胺、碘化氢或二碘乙烷中的至少一种。
8.如权利要求1所述的方法，其中，使所述样品暴露于气体的步骤还包括使所述样品暴露于包含分子的气体，其中，所述分子包含硒(Se)、碲(Te)或锡(Sn)中的至少一种。
9.如权利要求1所述的方法，其中，使所述样品暴露于气体的步骤还包括使所述样品暴露于包含分子的气体，其中，所述分子包括三碘化硼(BI3)、三碘化铝(AlI3)、三溴化硼(BBr3)、碲化氢(H2Te)、硒化氢(H2Se)、氯化锡(SnCl2)、SnBr2、SnBr4、四(乙基甲基氨基)铪、叔丁基酰亚氨基三(乙基甲基氨基)钽(V)或叔丁基酰亚氨基三(乙基甲基氨基)钽(V)中的至少一种。
10.如权利要求1所述的方法，其中，使所述样品暴露于气体的步骤还包括使所述样品暴露于包含分子的气体，其中，所述分子包括三碘化硼BI3和碘代苯胺。
11.如权利要求1所述的方法，其中，使所述样品暴露于气体的步骤还包括使所述样品暴露于包含分子的气体，其中，所述分子包括二碘乙烷与亚硫酰碘、二碘乙烷与三碘化硼、或者碘与三碘化硼中的至少一种。
12.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在使所述样品暴露于所述气体后，将所述气体的至少一部分泵出舱室。
13.如权利要求1所述的方法，其中，检测所述标记的样品所带的至少一些所述标记物的步骤还包括用全X射线荧光系统检测至少一些所述标记物。
14.如权利要求1所述的方法，其中，检测所述标记的样品所带的至少一些所述标记物的步骤还包括用背散射系统检测所述标记的样品所带的至少一些所述标记物。
15.如权利要求1所述的方法，其中，检测所述标记的样品所带的至少一些所述标记物的步骤还包括用所述检测器系统检测所述标记的样品所带的至少一些所述标记物，从而生成指示与所述缺陷键合的多种原子的输出结果。
16.如权利要求1所述的方法，其中，检测所述标记的样品所带的至少一些所述标记物的步骤还包括用所述检测器系统检测所述标记的样品所带的至少一些所述标记物，从而生成指示与所述标记的样品所带的所述缺陷的图谱有关的数据。
17.如权利要求1所述的方法，其中，使所述样品暴露于气体的步骤还包括在使所述样品暴露于所述气体的同时将所述样品加热至约100℃～约200℃。
18.一种有效地执行权利要求1所述的方法的系统，所述系统包括：
舱室，所述舱室被配置成可有效地接收样品，其中所述样品包含至少一些石墨烯和所述石墨烯中的至少一些缺陷，所述舱室可有效地使所述样品在充分的反应条件下暴露于气体以产生标记的样品，其中，所述标记的样品包含与所述样品所带的至少一些缺陷键合的标记物；和
检测器系统，所述检测器系统被配置成与所述舱室具有操作性关系，其中，所述检测器系统被配置成可有效地接收标记的样品且可有效地检测所述样品所带的至少一些所述标记物。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述气体包含分子，且所述分子包含至少一种原子量大于约40的原子。
20.如权利要求18所述的系统，其中，所述舱室是第一舱室，且所述系统还包括：
第二舱室，所述第二舱室被配置成与所述检测器系统具有操作性关系，其中，所述第二舱室被配置成可有效地使所述标记的样品在充分的反应条件下暴露于液体或气体，以至少部分地从所述标记的样品的所述缺陷中除去所述标记物。
21.如权利要求18所述的系统，其中，所述舱室是第一舱室，且所述系统还包括：
第二舱室，所述第二舱室被配置成与所述检测器系统具有操作性关系，其中，所述第二舱室被配置成可有效地使所述标记的样品在充分的反应条件下暴露于热，以至少部分地从所述标记的样品的所述缺陷中除去所述标记物。
22.如权利要求18所述的系统，其中，所述气体包含碘分子。
23.如权利要求18所述的系统，其中，所述气体包含碘、亚硫酰碘、碘化有机胺、碘化氢或二碘乙烷分子中的至少一种。
24.如权利要求18所述的系统，其中，所述气体包含硒(Se)、碲(Te)或锡(Sn)分子中的至少一种。
25.如权利要求18所述的系统，其中，所述气体包含包括三碘化硼(BI3)、三碘化铝(AlI3)、三溴化硼(BBr3)、碲化氢(H2Te)、硒化氢(H2Se)、氯化锡(SnCl2)、SnBr2、SnBr4、四(乙基甲基氨基)铪、叔丁基酰亚氨基三(乙基甲基氨基)钽(V)或叔丁基酰亚氨基三(乙基甲基氨基)钽(V)分子中的至少一种。
26.如权利要求18所述的系统，其中，所述气体包含分子，所述分子包括三碘化硼BI3和碘代苯胺。
27.如权利要求18所述的系统，其中，所述气体包含分子，所述分子包括二碘乙烷与亚硫酰碘、二碘乙烷与三碘化硼、或者碘与三碘化硼中的至少一种。
28.如权利要求18所述的系统，所述系统还包括：泵，所述泵被配置成与所述舱室具有操作性关系，其中，所述泵被配置成可有效地将所述气体的至少一部分泵出所述舱室。
29.如权利要求18所述的系统，其中，所述检测器系统包括全X射线荧光系统。
30.如权利要求18所述的系统，其中，所述检测器系统包括背散射系统。
31.如权利要求18所述的系统，所述系统还包括加热器，所述加热器被配置成与所述舱室具有操作性关系，其中，在所述舱室被配置成可有效地使所述样品暴露于气体时，所述加热器可有效地将所述样品加热至约100℃～约200℃。
32.一种使用权利要求1所述的方法制得的样品，所述样品包括：
至少一些石墨烯；
所述石墨烯中的至少一个缺陷；和
与至少一个所述缺陷键合的至少一个标记物，所述标记物包含分子，并且所述分子包含至少一种原子量大于约40的原子。
33.如权利要求32所述的样品，其中，所述分子包含碘原子。
34.如权利要求32所述的样品，其中，所述分子包括碘、亚硫酰碘、碘化有机胺、碘化氢或二碘乙烷中的至少一种。
35.如权利要求32所述的样品，其中，所述分子包含硒(Se)、碲(Te)或锡(Sn)中的至少一种。
36.如权利要求32所述的样品，其中，所述分子包含三碘化硼(BI3)、三碘化铝(AlI3)、三溴化硼(BBr3)、碲化氢(H2Te)、硒化氢(H2Se)、氯化锡(SnCl2)、SnBr2、SnBr4、四(乙基甲基氨基)铪、叔丁基酰亚氨基三(乙基甲基氨基)钽(V)或叔丁基酰亚氨基三(乙基甲基氨基)钽(V)中的至少一种。
37.如权利要求32所述的样品，其中，所述分子包括三碘化硼BI3和碘代苯胺。
38.如权利要求32所述的样品，其中，所述分子包括二碘乙烷和亚硫酰碘。
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