石墨烯与另一种材料的结合，并不仅仅形成一个混合物，而是产生一种既能展现两种材料各种属性又能改进石墨烯特性的物质。由于石墨烯单层的厚度仅为一个原子的厚度，且每个碳原子都是一个表面原子，因此它可以与不同的原子、分子、纳米颗粒、金属、半导体和绝缘体产生相互作用，从而形成石墨烯异质结构。通过替代黏附于单层碳上的氢原子使这些具有实现的可能性。

当替代金属作为基底时，由于基底引起的结构变形、吸附物、局部电荷紊乱，以及位于边缘的原子结构缺陷甚至原子大小的缺陷，都会引起石墨烯结构的改变，从而形成石墨烯异质结构。这些异质结构对于石墨烯的传输特性是非常重要的，特别是能降低载流子迁移率和限制石墨烯设备中由于石墨烯波纹引起的弱局域化。

5.7.3.1 以二氧化硅为基底改变石墨烯的异质结构

二氧化硅是绝缘体，可用作石墨烯片的支承基底。这种异质结构被用于电子设备中。一项结合了扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）的研究表明，由于强大的空间微扰的存在，该设备的六边形晶格产生断裂。研究发现，石墨烯能够根据基底形态而调整，这为研究波纹引起的应变对石墨烯传输特性的影响开辟了新的发展方向。

5.7.3.2 基于超薄六方氮化硼改变石墨烯的异质结构(www.daowen.com)

石墨烯与六方氮化硼具有相似的晶体结构，晶格常数也几乎相同。然而，石墨烯是一种导体，而六方氮化硼（h-BN）是绝缘体，具有6eV的较大能隙[迪恩等（Dean et al.，2010）和戈尔巴乔夫[（Gorbachev et al.），2011]。氮化硼厚层作为基底应用广泛，如柔性电子等。异质结构的制备是通过在石墨烯的两层之间插入氮化硼（石墨烯—氮化硼—石墨烯）。底部石墨烯层的制备是通过在二氧化硅基底上沉积石墨烯窄片，然后通过从六方氮化硼晶体上微机械剥离数层来制备原子薄度的隧道势垒，然后使用干式转移技术在石墨烯薄片上进行沉积。顶部的石墨烯电极用同样的方法进行转移[布瑞特奈尔（Brit-nell），2012]。

其他还有很多用来制备石墨烯和氮化硼异质结构的方法。制作一个嵌入式金属栅场效应晶体管（FET），可利用堆叠的六方氮化硼（h-BN）和化学气相沉积的石墨烯异质结构[杰恩等（Jain et al.），2013]。此处用一个较薄的多层六方氮化硼作为栅介质及单层石墨烯通道的支承层。

另一种平面的石墨烯—六方氮化硼异质结构的制备可使用在光刻图案化的六方氮化硼原子层上生长石墨烯的方法，可将其与生长基底进行剥离并转移至其他平台，包括柔性基底[刘等（Liu et al.），2014]。生长六方氮化硼层，可使用氨硼烷（NH₃-BH₃）作为前体，并用化学气相沉积法在铜或镍箔上进行沉积。然后在800℃的高温和800mTorr的氩气/氢气流下，将基底退火20min。沉积炉加热至1000℃，同时在沉积炉的另一区域将氨硼烷在约100℃进行升华，然后由保持在约400mTorr的氩气/氢气流将其带入反应区，生长时间为10～20min不等。图形化六方氮化硼，需将一个300nm的铬层膜（由光刻方法制备）在顶部进行沉积以起到保护作用，然后用激光切割制作图形。