二維材料

一維材料是指電子僅在一個非納米尺度方向上自由運動（直線運動），如納米線性結材料、量子線，最具代表的是碳納米管（carbon nanotube）。

三維材料是指電子可以在三個非納米尺度上自由運動，如納米粉末高壓成型或控制金屬液體結晶而得到的納米晶粒結構（納米結構材料）。

二維材料的全名為二維原子晶體材料，是伴隨着2004年曼徹斯特大學（University of Manchester）Geim 小組成功分離出單原子層的石墨材料——石墨烯（graphene） 而提出的 ^[2-3]  。石墨烯突出的特點是單原子層厚，高載流子遷移率、線性能譜、強度高 ^[4]  。無論是在理論研究還是應用領域，石墨烯都引起了極大的興趣，A. K. Geim本人稱之為“Gold Rush（淘金熱）” ^[3]  。

後續又有一些其他的二維材料陸續被分離出來，如氮化硼（BN）、二硫化鉬（MoS2）、二硫化鎢（WS2）、二硒化鉬（MoSe2）、二硒化鎢（WSe2）、MXene材料 ^[5]  。最近在凝聚態物理領域有着廣泛的研究。

二維材料因其載流子遷移和熱量擴散都被限制在二維平面內，使得這種材料展現出許多奇特的性質。其帶隙可調的特性在場效應管、光電器件、熱電器件等領域應用廣泛；其自旋自由度和谷自由度的可控性在自旋電子學和谷電子學領域引起深入研究；不同的二維材料由於晶體結構的特殊性質導致了不同的電學特性或光學特性的各向異性，包括拉曼光譜、光致發光光譜、二階諧波譜、光吸收譜、熱導率、電導率等性質的各向異性，在偏振光電器件、偏振熱電器件、仿生器件、偏振光探測等領域具有很大的發展潛力。