文献综述
十年来单层材料学科近在凝聚态物理中发展比较迅速。它起源于石墨烯，并且逐步延伸到第四主族单层材料，还有三种分别是硅烯，锗烯和锡烯【1-3】。另外在实验上的成功使得磷烯成为了第五主族这种单层材料的候选材料，另外在发展的过程当中将第五主族单层材料延伸到砷烯和锑烯。对于新型单层材料的探索己经拓展到第三主族单层材料，包括硼烯和铝烯。尤其是硼烯已经投入第一性原理的相关计算，近来多种硼烯已经在Ag(111)合成【4-7】。
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，两人因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯的问世，吸引了国内外众材料研究人员的好奇心，其制备方法有机械剥离法，它利用了石墨层间结合强度较小的范德瓦耳斯力的原理，用胶带粘附在石墨烯表面，经过反复地粘贴，反复地撕扯，最后分离出单层的石墨烯，这种方法很难控制，并大规模的获取【8】。另外有化学法，包括化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法和有机合成法等。SiC经过氢气刻饰处理，在高真空下电子束轰击至1250－1450摄氏度，硅原子被释放，即可得到极薄的石墨烯层，这样就通过SiC表面外延生长法成功制备出单层石墨烯，这种方法最早是由加州理工大学的Berger等发现的【9】。
石墨烯的物理化学性质也是逐渐被人们挖掘，石墨烯中的碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格，是厚度仅为碳原子直径大小的单层二维材料。石墨烯多层叠加形成三维的石墨体，卷曲可以形成一维结构的碳纳米管【9】。它是世上最薄但是最坚硬的透明的具有良好导电性的二维材料，其碳碳键非常稳定，柔靭度很强，致使其具有良好的导热性。它具有的良好的导电性也推动了在超导领域的发展，逐渐被开发成高速晶体管、纳米传感器和量子计算设备等。
石墨烯和硼烯的研究发展趋势是【10-13】：2004年曼彻斯特大学K. S. Novoselov等采用机械剥离法成功制备并表征稳定存在的单层石墨烯结构，石墨烯的成功制备，在全球范围内引起了研究者们对相关超薄二维（2D）材料的广泛关注。在此之后的相关研究中，学者们探索合成具有独特性能的新型纳米材料的路径，对于在元素周期表中离碳最近的硼，人们给予了合成2D硼片的厚望。外国学者Feng等和Mannix带领下的团队，通过超高真空方法在单晶Ag（111）表面成功制备出二维硼片，也就是硼烯，并且用扫描电子显微镜观察到硼烯具有不同的结构，这表明不同的制备条件可制备出不同相的硼烯，例如不同衬底或不同的制备温度。Vishkayi等人利用密度泛函数论等方法，研究了沿二维beta;12相硼烯单向剪切后纳带的电磁性能，其研究结果表明，硼烯纳米带呈金属型导电特征。最近，C. H. Jin 等在透射电子电镜中采用电子辐照的方法制备出非常稳定的悬浮碳链来联接石墨烯片层，密度泛函理论计算表明锯齿形纳米带形成的碳链是非常稳定的。与此同时，A. Chuvilin等也报道了类似的实验结果，他们采用一个通道和 2 个通道来连接两端的碳电极。以上两个实验研究成果揭示了采用碳链连接的全碳器件将来有可能成为分子电子器件的基础元器件。Wang等人使用等离子增强化学气相沉积（ P E C V D ）方法在不同衬底上（ S i W M o T i T a C r S i O2和A l2O3等）成功的生长了超薄石墨层； N o v o s e l o v等人以1 m m厚的高度有序热裂解石墨（ H O P G ）为初始材料成功制造了基于超薄石墨层的金属性场效应晶体管（ F E T ）其表现出强烈的双极性特征；Z h a n g等人实验上观察到由于特殊的带状拓扑结构单层石墨带中存在半整数H a l l效应同时发现了较长的平均自由程和极高的电荷迁移率． N o v o s e l o v等人利用机械劈裂的力学微加工方法成功制备了一系列诸如石墨、氮化硼等原子尺寸厚度的独立（ f r e es t a n d i n g ）二维单层薄片．发现这些薄片在室温和空气中表现出良好的稳定性和宏观连续性． B e r g e r等人在S i C表面上外延生长得到了单层石墨层并在这些有趣的二维结构中发现了较长的相相干和弹性散射长度高的载流子迁移率及量子限域效应这些特性确保了此类材料在电子学中应用的可行性。
国内学者邵立等人，采用密度泛函理论（DFT）模拟beta;12片BNRs的结构和电子性质，所得结果为：不用宽度、不同切割方向的未钝化BNRs均具有金属性，钝化BNRs的带隙均未打开；当BNRs边界顶点B原子 用一个H原子钝化时，hBNRs仍具有金属性；当用两个H原子钝化顶点B原子宽度为2的沿x方向纳米带（2-2Hb*NR）时，出现了0.836eV的带隙，变成了间接带隙半导体，其他经两个H原子钝化BNRs的带隙均未打开【14】。
王维等基于实验上新制备的硼烯纳米结构，将硼烯进行裁剪，得到不同形貌的硼烯纳米带，如不同的边缘突起尺寸，研究了该因素对硼烯纳米带输运性质的影响。研究发现，硼烯纳米带在费米面处的能隙与边缘突起结构尺寸的奇偶性密切相关，透射峰的分布情况与透射系数的大小对边缘突起的尺寸都是比较敏感的，透射峰总体上呈台阶状分布。在研究边缘突起结构尺寸对硼烯纳米带输运性质的影响时可以发现：输运体系在费米面处的能隙与边缘突起结构尺寸 M 的奇偶性密切相关。可以通过调节硼烯纳米带边缘形貌以及纳米带宽度等因素来对输运体系的电子性质进行调控【15】。
欧阳方平等利用第一性原理电子结构和输运性质计算方法研究了z i g z a g型单层石墨纳米带的电子结构和输运性质及其边缘空位缺陷效应．得到了以下结论：完整边缘的z i g z a g型石墨纳米带是具有一定能隙的半导体带边缘空位缺陷的存在使得纳米带能隙变小且缺陷浓度越大能隙越小并发生半导体-金属转变．这些研究结果将有助于在能带工程中实现裁剪其电子结构应用于基于石墨纳米带的功能器件设计【16】。
2014年，中国科学家陈先辉课题组与张远波课题组合作，利用胶带进行机械剥离的方式从块状黒磷单晶中剥出薄片到具有一层生长有SiO2的硅晶片上，制备出几个原子层厚的的黒磷烯，将其制作成场效应晶体管（FET），展现出双极性特性，漏电流调制高达105量级，T-V曲线展现出良好的电流饱和效应。王维海利用分子束外延的方法在Ag(111)表面生长二维硼，得到四种相。通过STM研宄其形貌，并结合理论计算模拟，确定他们当中有两种相对应理论预言的P12硼膜，另外两种分别对应X3硼膜和《硼膜。通过STM/STS技术，我们确定它们都是金属性质【17】。谢晴兴提出了两种新型的二维三角硼烯结构，分别是单层三角结构的 B3H 和桥联式三角结构的 B6O，声子谱和分子动力学的计算表明，两者都能稳定存在，即实验的合成是完全可行的【18】。
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