1。1 二维单层材料

1。1。1  石墨烯

石墨烯作为碳的二维原子薄膜材料，是一种二维蜂窝状的单层碳原子结构，具有非常优越的物理性质，比如，电子费米速度为1。6×106m·s-1，电子迁移率为2。0×105 cm2·V-1·s-1，光吸收值πα约2。3%，杨氏模量大于1 TPa 以及抗断强度为42 N·m-1 等等。石墨烯这些优异的物理性质使得其在超级电容器、晶体管、传感器等方面具有极大的潜在应用价值，引起了物理、化学、材料以及生物等领域科研工作者极大的兴趣。然而，纯石墨烯是典型的半金属，固有禁带宽度为零的特性限制了其在很多方面的应用。[1]

石墨烯纳米带 (graphene naoribbon)是按照一定方向切割成窄条带状的石墨烯。这样做的动机，是为了在金属性的石墨烯结构上打开带隙，使其导电性质可以由外界调控。石墨烯纳米带的性质与切割的方向有很大关系。以石墨烯纳米带为基本构造单元，人们已经成功制备出许多基于石墨烯的功能器件（图1）。

图1  基于石墨烯的各种典型纳米结构

随着实验技术的进步，目前已有刻蚀、切割、底层化学控制、碳纳米管解离等多种方法制备石墨烯纳米带，不仅宽度可以达到几个纳米，甚至能够实现尺寸和边缘的可调、可控。考虑到石墨烯纳米带在机电器件中的应用前景，应变（或形变）对纳米带电子性质的影响成为了最近理论和实验研究的热点。诸如拉伸、弯曲、折叠、粗化和扭曲等各种形变下的石墨烯纳米带都引起了广泛关注。

1。1。2  过渡金属二硫化物 论文网

具有化学式MX2（其中M是过渡金属，X是硫属元素）的过渡金属二硫化物，提供了从绝缘体或半导体（例如，Ti，Hf，Zr，Mo和W的二硫化物）到金属或半金属（V，Nb和Ta的二硫化物）的多种多样的电子性能（图2）。[2,7]

图2  二维层状过渡金属二硫化物的稳定结构与导电性，T代表四方结构，H代表立角结构。[6]

过渡金属二硫化物不同的电子行为源于过渡金属中电子对d带的填充状况。图3给出了代表性过渡金属二硫化物电子密度状态（DOS）的演变图和最稳定的结构相。

所有过渡金属二硫化物都具有六方结构(如图2所示)，每个单层包含三层堆叠层（X-M-X）。最常见的两种异构体是三棱柱（例如MoS2和WS2）和八面体（例如TiS2）。其中，三棱柱结构不具有反转对称性，从而对电子结构产生重要影响，具有压电特性。 此外，许多碲化物，如TcS2，ReS2和其他二硫属元素化物等，都具有低对称结构，其中的金属原子离开了元胞的中心。

图3过渡金属二硫化物的结构与电子性质（电子态密度）。[7]

1。1。3  磷烯及IV族单硫化物

磷烯，即单层黑磷，是一种单元素的二维材料。[3,7] 图4描述了磷烯的原子结构与电子性质（电子态密度）。单层、多层和体材料的黑磷都是半导体材料，具有直接或接近直接的带隙。另外，在室温下，对于约10nm厚度的器件，磷烯中的载流子具有非常高的迁移率，可以达到1000cm2 /V·s，超过了TMDCs载流子迁移率。根据理论预测，对于单层（沿锯齿形Zigzag方向），磷烯空穴的迁移率可以达到10000到26000cm2/ V·s。

 图4磷烯及IV族单硫化物的结构与电子性质（电子态密度）。[7]文献综述

由于磷烯的正交波浪形结构，导致材料的光学特性和输运性质都是高度各向异性的。光学选择规则表明，沿着扶手椅方向的线偏振光的吸收阈值比垂直方向要低。 而光导率和拉曼光谱的各向异性，提供了确定磷烯的晶格取向的快速方法。 除了光学和电子特性之外，有关磷烯的基础研究也揭示出了越来越多的物理现象，包括超导性、高热电性能，双折射和巨紫外线（UV）吸收等。