材料的带隙是价带的顶部与导带的底部之间的能量差。带隙控制着固体的导电性。单层和双层石墨烯具有零带隙，因此，其表现类似于金属。由于石墨烯是由100%sp²碳构成的，其显示无带隙。然而，如果某一sp²碳转化为sp³碳，然后在石墨烯的六边形结构中引入三角结构，这样就打开了石墨烯的带隙。研究显示，如果所有的碳原子都转换为sp³碳，其带隙将增至约2.5eV。下面将讨论实现此种转换的各种方法。换句话说，如果引入带隙，石墨烯就可具有类似半导体的表现。

1）通过在石墨烯的两层上施加电位移。通过改造双层石墨烯的带隙，其能隙可以精确地控制在0～250meV。这个电场极大地提高了石墨烯作为柔性工具在纳米电子器件中的应用。

2）通过用吸附金属与石墨烯层中的一层进行化学吸附。这种化学键（即吸附物与石墨烯片之间的键）打开了石墨烯的带隙。然而，必须提及的是，化学改性有可能会破坏石墨烯独特的电子结构。

3）通过氢原子的氢化作用或化学吸附。大多数石墨烯的带隙改造是在石墨烯纳米带上完成的。韩等（Han et al.，2007）已证明在制备过程中通过控制石墨烯纳米带的宽度，可调节能隙，这使它适用于基于石墨烯基的电子设备中。

郑等（Zheng et al.，2012）通过二氢化扶手椅型石墨烯纳米带的边缘来改造石墨烯纳米带的带隙。这是因为二氢化减小了石墨烯纳米带的有效宽度。在单氢化中，一个氢原子用于饱和悬键，使系统稳定，而二氢化消除了碳边，从而减小了石墨烯纳米带的有效带宽。

4）通过传统的氮或硼原子掺杂。

5）通过物理吸附特定电子结构的分子。例如，与3，4，9，10-苝四甲酰二亚胺[perylene-3，4，9，10-tet-racarboxylic-3，4，9，10-diimide（PTCDI）]的物理吸附。物理吸附的结合是由于色散相互作用而非由于吸附物轨道与石墨烯带之间的相互作用。因此，它不会引起任何显著的石墨烯能带结构的改变。但如果吸附物的最低未占据分子轨道（LUMO）位于狄拉克点的能量，石墨烯中就会产生带隙。(www.daowen.com)

6）苝四甲酰二亚胺的吸附导致了石墨烯带隙的打开，这是由于苝四甲酰二亚胺具有特殊的电子结构，其最低未占据分子轨道位于狄拉克点附近。

这可以用微扰理论来解释。根据微扰理论，吸附物的最低未占据分子轨道与石墨烯带之间相互作用的效果取决于相互作用的强度，由于最低未占据分子轨道与石墨烯态的能量差，其相互作用强度较弱。

对于交叉于最低未占据分子轨道位置的石墨烯带，这种差异接近于零，甚至一个很小的相互作用都可避免吸附物最低未占据分子轨道带与石墨烯带之间的交叉。

在大多数情况下，这些避免交叉发生在远离狄拉克点处且并没有显著影响。只有最低未占据分子轨道带在紧邻狄拉克点附近与石墨烯带交叉时，带隙才被打开。

如果对应最高占据分子轨道（HOMO）的能带与石墨烯带在足够接近狄拉克点处交叉，可认为会产生类似的效果。