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以石墨烯和拓扑绝缘体为代表的狄拉克材料(Dirac Material)是近几年新涌现的二维量子功能材料，其载流子有效质量为零，能量和动量之间满足线性关系，需要用相对论狄拉克方程描述。石墨烯为碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的二维原子晶体。特殊的单原子层晶体结构和狄拉克锥形电子能带结构决定了石墨烯具有优异的电学、热学、光学和力学等性质；而拓扑绝缘体是一种全新的量子态，其体材料是有能隙的绝缘体，而其表面或边缘呈现金属特性，表面能带结构由单一狄拉克锥组成，为无质量狄拉克费米子。因其独特的结构和物性、丰富的科学内涵及广阔的应用前景，狄拉克材料已经成为了国际前沿科学研究的焦点。对狄拉克材料的控制生长与新型光电器件开展深入的研究具有重要意义。我们建立和发展了高质量大面积狄拉克材料的表面控制生长方法，比如利用化学气相沉积(CVD)的生长高质量调制掺杂石墨烯，利用范德华外延方法生长拓扑绝缘体的准二维纳米结构。此外，我们还发展狄拉克材料的可控转移技术，并利用微纳加工技术，构筑了基于狄拉克材料的新型柔性纳电子器件和光电功能器件。