二维材料因原子尺度的厚度和独特的理化性能，能用于制备超薄、超小、超低功耗的高性能光电功能器件。

    前沿探索

    2004年，曼切斯特大学Geim课题组利用胶带成功剥离出单原子层石墨材料——石墨烯，Geim以及他的合作者因此获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

    石墨烯的发现开启了科学家们对二维材料研究的热潮。在当前的信息科学和凝聚态物理领域，二维材料的相关研究已成为最活跃的前沿。

    简单来说，二维材料是由一层或几层构成的有一个维度（即其厚度）处于纳米或更小尺度，其余两个维度通常处于更大尺度的超薄纳米材料。二维材料因有着原子尺度的厚度和独特的理化性能，能用于制备超薄、超小、超低功耗的高性能光电功能器件，被认为是有望超越“摩尔定律”的新一代材料。

    二维材料石墨烯是一种性能极其优异的材料。它是目前最薄却是最坚硬的纳米材料，导热系数高（高于纳米碳管和金刚石），常温下其载流子迁移率是硅材料10倍，同时为目前电阻率最小的材料。

    因此，石墨烯被寄予厚望，有望发展出新一代高速电子元器件，同时在触控屏幕、太阳能电池、传感器等应用领域潜力巨大。与此同时，新的物理现象不断在石墨烯中被发现，比如，在常温下观察到石墨烯材料中的量子霍尔效应，在有1度左右转角的双层石墨烯中发现了超导现象，等等。在简单的石墨烯系统中发现的这些新的物理现象，极大地推动了物理学的发展。

    石墨烯的发现极大推动了整个二维材料领域的研究。除了石墨稀之外，科学家已经发展了包括超薄碳化物二维材料、单原子层单质二维材料、有机二维材料、过渡金属二硫族化物，以及氮化物二维材料等二维材料。

    二维材料的比表面积非常大，原子利用率极高。简单的厚度控制和元素掺杂就能够调控材料的能带结构和电学特性。同时二维材料种类丰富，包括导体、半导体、绝缘体。二维材料表面无悬挂键，既能保持化学惰性也能进行表面化学修饰。二维材料在催化、电子器件、可穿戴智能器件、柔性储能器件等领域有着非常诱人的前景。

    二维材料制备主要研究内容其实就是研究这些二维材料的合成方法，以获得可控的规模化的二维材料。

    二维材料的制备是整个研究二维材料的开始，目前来讲总共含有三种办法：第一种方法是使用胶带剥离体材料来获得二维材料。2004年，Geim课题组正是使用这种简单的方法获得了石墨烯，开启了二维材料的研究。这种方法的优势是简单、快捷，同时获得的二维材料质量非常高，但是缺点也很明显，就是产量低、可控性不强。

    第二种方法是液相剥离体材料来获得二维材料。这种方法大概是将体材料放到特定溶液中超声剥离。这种方法的优点是产量高、廉价，有望用于工业化量产，缺点就是剥离出来的样品质量不是很高，横向尺寸小。

    第三种方法是气相合成二维材料，也就是通过化学或物理气相沉积法，在衬底上生长二维材料。这种方法的优点是获得的二维材料横向尺寸大、厚度可控性强，缺点就是制备的材料结晶度相对于第一种方法略低，同时生长条件需要经过一段时间摸索，不如第一种方法简单。