二维材料弛豫性质探索

18/23二维材料弛豫性质探索第一部分二维材料弛豫过程的分类 2第二部分电子弛豫的机制与尺度效应 5第三部分声子弛豫的声-光耦合作用 6第四部分光子弛豫的表面极化激元 8第五部分缺陷弛豫对材料性质的影响 10第六部分超快光谱对弛豫动力学的探测 13第七部分弛豫性质的调控手段 15第八部分二维材料弛豫性质在器件中的应用 18

第一部分二维材料弛豫过程的分类关键词关键要点【热弛豫】：

1.电子-声子散射主导的热弛豫，通常发生在皮秒时间范围内；

2.电子-缺陷散射或电子-电子散射引起的热弛豫，时间尺度可延长至纳秒或微秒；

3.热弛豫过程受材料缺陷、载流子浓度和结构的影响。

【电荷弛豫】：

二维材料弛豫过程的分类

二维材料在光、电、力、热等外场作用下产生的弛豫过程可以分为以下几类：

#光致弛豫

光致激子弛豫

光致激子弛豫是指光激发的激子在二维材料中从激发态弛豫到基态的过程。该过程通常分为三个阶段：

*超快弛豫（飞秒级）：激子通过散射或非辐射复合过程快速失去能量，进入低能级激子态。

*中级弛豫（纳秒级或更慢）：低能级激子通过进一步散射或复合过程进一步弛豫，最终达到准平衡分布。

*慢弛豫（微秒级）：准平衡激子通过复合或缺陷捕获等过程弛豫到基态。

光致声子弛豫

光致声子弛豫是指光照射引起二维材料中声子激发的弛豫过程。该过程可以通过两种方式进行：

*弹性散射：光激子与声子发生弹性散射，声子能量保持不变。

*非弹性散射：光激子与声子发生非弹性散射，声子能量发生改变。

#电致弛豫

电阻弛豫

电阻弛豫是指二维材料在电场作用下电阻发生变化的弛豫过程。该过程通常分为两个阶段：

*瞬态弛豫（皮秒级）：电场作用下电荷载流子发生极化和重新分布，导致电阻瞬态变化。

*慢弛豫（微秒级）：电荷载流子通过散射或复合弛豫到平衡分布，电阻恢复到初始值。

电容弛豫

电容弛豫是指二维材料在电场作用下电容发生变化的弛豫过程。该过程通常通过以下机制发生：

*介电弛豫：外加电场极化二维材料的晶格，导致电容的变化。

*空间电荷弛豫：外加电场在二维材料内产生空间电荷，改变其电容。

#力致弛豫

应力弛豫

应力弛豫是指二维材料在施加的应力下应力随时间衰减的弛豫过程。该过程通常涉及以下机制：

*弹性弛豫：应变能通过弹性波的传播释放，导致应力衰减。

*塑性弛豫：材料发生永久变形，导致应力衰减。

应变弛豫

应变弛豫是指二维材料在施加的应力下应变随时间衰减的弛豫过程。该过程通常涉及以下机制：

*弹性弛豫：应力释放后材料恢复到原始形状，应变衰减。

*粘性弛豫：材料表现出粘性流动，应变随着时间的推移逐渐衰减。

#热致弛豫

热容弛豫

热容弛豫是指二维材料在温度改变后其热容随时间衰减的弛豫过程。该过程通常涉及以下机制：

*弛豫模式的激发：温度改变激发二维材料中的弛豫模式，导致热容的变化。

*弛豫模式的衰减：弛豫模式通过与其他声子模式或电子模式散射而衰减，热容恢复到平衡值。

导热弛豫

导热弛豫是指二维材料在温度梯度作用下热流随时间衰减的弛豫过程。该过程通常涉及以下机制：

*声子-声子散射：热载流声子与其他声子发生散射，导致热流衰减。

*声子-电子散射：热载流声子与电子发生散射，导致热流衰减。

*界面散射：热流在二维材料与衬底或其他材料之间的界面处散射，导致热流衰减。第二部分电子弛豫的机制与尺度效应电子弛豫的机制与尺度效应

二维材料中的电子弛豫是一个复杂的现象，涉及多种机制，并受材料的尺寸和形貌等因素影响。

电子弛豫机制

*弹性散射：电子与晶格声子相互作用，导致电子动量和能量的改变。

*声子发射和吸收：电子在跃迁过程中与晶格声子耦合，导致能量交换。

*缺陷散射：电子与材料中的缺陷（如杂质、空位、边缘）相互作用，导致电子运动的阻碍。

*表面粗糙度散射：电子在二维材料的粗糙表面处散射，导致电子运动的阻碍。

*边界散射：电子在二维材料的边界处散射，导致电子运动的改变。

尺度效应

二维材料的尺寸和形貌对电子弛豫性质有显著影响。

*尺寸依赖性：随着二维材料尺寸的减小，电子弛豫时间通常会减小。这是因为较小的尺寸限制了电子运动的自由度，增加了与缺陷、表面粗糙度和边界等散射机制的相互作用。

*形貌依赖性：二维材料的形貌，如褶皱、褶皱和孔洞，会影响电子弛豫。这些形貌特征可以产生局部应变和缺陷，增加电子散射的可能性。

具体数据和案例

*在石墨烯中，室温下的弹性弛豫时间约为1皮秒。然而，当石墨烯的尺寸减小到几个纳米时，弛豫时间可以减小到几飞秒。

*在过渡金属硫化物（如MoS2）中，缺陷散射被认为是电子弛豫的主要机制。随着缺陷浓度的增加，弛豫时间将减小。

*在二维过渡金属二卤化物（如WSe2）中，边界散射可以成为主导的弛豫机制。当WSe2晶体尺寸减小到几十纳米时，弛豫时间可以从几纳秒减小到几皮秒。

应用和意义

对二维材料电子弛豫性质的理解对于设计和优化二维材料电子器件至关重要。例如，在高频电子器件中，需要较长的弛豫时间以最小化电阻和功耗。材料的尺寸和形貌可以根据所需的弛豫性质进行优化。

此外，电子弛豫性质还可以提供有关二维材料基本电子性质和结构的信息。通过研究弛豫行为，可以推断材料的缺陷浓度、表面粗糙度和边界特性。第三部分声子弛豫的声-光耦合作用关键词关键要点【声子与光子的耦合】：

1.声子是晶格振动的量子，光子是电磁辐射的量子。二维材料中，声子和光子可以相互耦合，形成声子-光子准粒子。

2.声子-光子耦合的强度取决于材料的电子结构、晶格结构和光子的波长。

3.通过调控二维材料的结构和光照条件，可以增强声子-光子耦合，从而实现光与声之间的能量转换和操控。

【光致声子弛豫】：

声子弛豫的声-光耦合作用

在二维材料中，声子弛豫的声-光耦合作用是指声子与光相互作用而发生能量交换的过程。这种耦合作用是由材料的电光特性引起的，当声波在材料中传播时，它会引起材料的介电常数发生变化，从而改变光在材料中的传播速度。这种速度变化反过来又会影响声波的传播，导致声子弛豫。

声-光耦合作用的强度与材料的电光系数有关，电光系数越高，耦合作用越强。二维材料通常具有较高的电光系数，因此声-光耦合作用在二维材料中尤为显著。

声-光耦合作用对声子弛豫的影响可以用以下公式描述：

τ_s=(1/τ_0)+(K^2/ρC_v^2)

其中：

*τ_s是声子弛豫时间

*τ_0是声子在没有声-光耦合作用时的弛豫时间

*K是声-光耦合系数

*ρ是材料密度

*C_v是材料的声速

从该公式可以看出，声-光耦合作用会缩短声子弛豫时间，即减弱声子的寿命。这是因为声-光耦合作用为声子提供了一个新的能量耗散途径，导致声子更容易失去能量而弛豫。

声-光耦合作用对二维材料的各种应用具有重要影响。例如，在声子热电转换器件中，声-光耦合作用会降低声子的热导率，从而提高器件的热电性能。在声子晶体管中，声-光耦合作用可以调制声子的传输，从而控制器件的开关特性。

以下是一些关于声子弛豫声-光耦合作用的具体研究成果：

*在石墨烯中，研究人员观察到了强的声-光耦合作用，导致声子的弛豫时间缩短了几个数量级。

*在过渡金属二硫化物（TMD）中，声-光耦合作用被发现与材料的层数和缺陷有关。

*在二维黑磷中，声-光耦合作用被用于开发新型的光学调制器和传感器。

总之，声子弛豫的声-光耦合作用是二维材料中一种重要的现象，它对材料的热电、光电和声学性能具有显著的影响。对这一现象的进一步研究对于发展基于二维材料的新型器件和应用至关重要。第四部分光子弛豫的表面极化激元关键词关键要点【表面极化激元（SPP）】

1.SPP是一种在金属/电介质界面传播的电磁波，其电场主要集中在电介质中，衰减长度可达数微米。

2.SPP的色散关系受金属的等离子体频率和电介质介电常数的影响，具有较高的波矢和频率，可以实现亚波长光学器件。

3.SPP具有较强的表面局域性，可以增强光与物质的相互作用，广泛应用于光激发、传感和成像等领域。

【表面波导】

表面极化激元：光子弛豫的二维限制

在二维材料中，光子弛豫表现出独特的特性，其中包括表面极化激元的存在。表面极化激元是沿着材料表面传播的电磁波，其特点是电场在界面附近的空间中延伸，而磁场则被限制在材料内。这种局域化使得表面极化激元具有极强的电磁相互作用和光学特性，使其在各种光电子器件中具有应用前景。

表面极化激元的形成

表面极化激元的形成需要两个条件：

*界面极化率的不连续性：材料界面两侧的介电常数必须有较大的差异。这导致界面处电场不连续，产生电偶极矩。

*金属或负介电常数材料：界面的一侧必须是金属或具有负介电常数的材料。这使得电磁波可以在界面处驻波，从而产生表面极化激元。

表面极化激元的性质

表面极化激元的性质由材料的介电函数和几何结构决定。其主要特征包括：

*共振频率：表面极化激元的频率受材料的介电函数和界面几何结构的影响。

*传播常数：表面极化激元沿界面传播时的波矢，取决于共振频率和材料的电容率。

*损耗：表面极化激元在传播过程中会由于材料的电阻率和表面粗糙度而产生损耗。

*极化：表面极化激元可以有横向磁极化（TM）或横向电极化（TE）。

表面极化激元的应用

表面极化激元在光电子器件中具有广泛的应用，包括：

*表面增强拉曼光谱（SERS）：通过表面极化激元增强拉曼散射信号，提高灵敏度。

*光子晶体：利用表面极化激元进行光控制和光子操纵。

*超灵敏生物传感器：通过表面极化激元与生物分子相互作用实现高灵敏度的生物检测。

*亚波长光学成像：利用表面极化激元将光限制在亚波长尺度，实现高分辨率成像。

*光通信：利用表面极化激元在纳米光波导中实现超快光传输。

结论

表面极化激元是二维材料中光子弛豫的独特表现形式，具有极强的电磁相互作用和光学特性。其独特的性质使其在光电子器件中具有广泛的应用，包括光学传感、成像、光子操纵和通信等领域。对表面极化激元的深入理解和控制将推动纳米光子学和光电子学的发展。第五部分缺陷弛豫对材料性质的影响关键词关键要点【点缺陷弛豫】：

1.点缺陷在材料中无序分布，通过弛豫可以排列有序，提高材料的电学性能。

2.点缺陷弛豫受温度、缺陷类型和浓度等因素影响，可以通过调控这些因素来优化材料性能。

3.点缺陷弛豫可以通过实验表征和理论计算来研究，为理解材料的缺陷行为和优化其性质提供了重要手段。

【线缺陷弛豫】：

缺陷弛豫对材料性质的影响

点缺陷

*空位：引起材料的密度减小、强度降低、弹性模量降低。

*间隙：引起材料的密度增大、强度降低、弹性模量降低。

*反位：引起材料的密度变化较小，但弹性模量降低。

线缺陷

*位错：引起材料的强度降低、延展性增加。

*孪晶界：引起材料的强度降低、延展性增加。

*晶界：引起材料的强度降低、延展性增加。

位错对材料性质的影响

*强度：位错的存在会阻碍位错运动，从而提高材料的强度。

*延展性：位错的存在会促进位错运动，从而提高材料的延展性。

*导电性：位错的存在会散射电荷载流子，从而降低材料的导电性。

*热导率：位错的存在会散射声子，从而降低材料的热导率。

*磁性：位错的存在会改变材料的磁畴结构，从而影响材料的磁性。

孪晶界对材料性质的影响

*强度：孪晶界的存在会阻碍位错运动，从而提高材料的强度。

*延展性：孪晶界的存在会促进位错运动，从而提高材料的延展性。

*导电性：孪晶界的存在会散射电荷载流子，从而降低材料的导电性。

*热导率：孪晶界的存在会散射声子，从而降低材料的热导率。

*磁性：孪晶界的存在会改变材料的磁疇结构，从而影响材料的磁性。

晶界对材料性质的影响

*强度：晶界的存在会阻碍位错运动，从而提高材料的强度。

*延展性：晶界的存在会促进位错运动，从而提高材料的延展性。

*导电性：晶界的存在会散射电荷载流子，从而降低材料的导电性。

*热导率：晶界的存在会散射声子，从而降低材料的热导率。

*磁性：晶界的存在会改变材料的磁疇结构，从而影响材料的磁性。

缺陷弛豫对材料性质的影响

缺陷弛豫是指材料中的缺陷在应力或温度作用下发生运动。缺陷弛豫可以显著影响材料的性质，包括：

*蠕变：材料在恒定应力作用下发生缓慢变形。

*松弛：材料在恒定应变作用下发生缓慢应力下降。

*疲劳：材料在交变应力作用下发生断裂。

*断裂韧性：材料抵抗断裂的能力。

*尺寸效应：材料的尺寸减小会导致缺陷弛豫的影响增强。

缺陷弛豫的应用

缺陷弛豫在材料科学和工程领域有着广泛的应用，例如：

*超弹性：通过引入缺陷弛豫，可以实现材料的高弹性和高强度。

*形状记忆合金：通过利用缺陷弛豫，可以使材料在加热或冷却时发生形状变化。

*阻尼器：通过利用缺陷弛豫，可以设计出具有优异减振性能的材料。

*传感器：通过利用缺陷弛豫，可以制备出高灵敏度的应力或应变传感器。第六部分超快光谱对弛豫动力学的探测关键词关键要点超快光谱对弛豫动力学的探测

主题名称：超快光谱原理

1.超快光谱是一种时间分辨光谱技术，其脉冲持续时间在皮秒或更短的范围。

2.它利用超快激光脉冲激发样品，然后测量光致发光或光吸收的时间变化。

3.通过分析这些动力学响应，可以获得有关弛豫过程的详细信息。

主题名称：弛豫动力学研究

超快光谱对弛豫动力学的探测

超快光谱技术提供了一种强大的工具，可以实时探测二维材料中的弛豫动力学过程。通过监测光谱特征随时间而变化，研究人员可以深入了解电子、声子和自旋之间的相互作用，以及它们如何影响材料的整体特性。

泵浦-探测光谱

泵浦-探测光谱是超快光谱中广泛使用的一种技术。该技术采用两个相干激光脉冲：一个泵浦脉冲和一个探测脉冲。泵浦脉冲用于激发材料，而探测脉冲则用于探测由激发引起的响应。通过延迟探测脉冲的时间，可以研究弛豫过程的时间演化。

瞬态吸收光谱

瞬态吸收光谱是一种泵浦-探测技术，它测量材料在泵浦脉冲激发后的吸收变化。这些变化反映了激发态光学性质的演变，例如禁带宽度和载流子浓度。通过拟合瞬态吸收谱的时间依赖性，可以提取弛豫时间尺度和弛豫机制信息。

瞬态反射光谱

瞬态反射光谱是另一种泵浦-探测技术，它测量材料在泵浦脉冲激发后的反射变化。反射变化与载流子的动力学、声子和自旋激发的耦合以及材料中其他非线性光学效应有关。通过分析瞬态反射谱的时间演变，可以获得有关这些过程的动力学见解。

时间分辨光致发光光谱

时间分辨光致发光光谱是一种光谱技术，它测量材料在泵浦脉冲激发后的发光发射。发光强度与激发态载流子的复合有关，因此可以通过监测发光衰减の時間演变来研究载流子寿命和复合机制。

时间分辨拉曼光谱

时间分辨拉曼光谱是一种光谱技术，它测量材料在泵浦脉冲激发后的拉曼散射。拉曼散射峰的频率和强度与晶格振动、载流子占据和自旋激发有关。通过分析时间分辨拉曼光谱的时间演变，可以获得有关这些过程的动力学信息。

案例研究

超快光谱已被广泛用于研究各种二维材料的弛豫动力学，例如石墨烯、过渡金属二硫化物和黑磷。以下是一些案例研究，展示了超快光谱在探索二维材料弛豫性质方面的应用：

*石墨烯中的载流子弛豫：瞬态吸收光谱被用于研究石墨烯中的载流子弛豫。研究发现，载流子弛豫是一个多通道过程，涉及电子-声子散射、电子-电子散射和界面散射。

*过渡金属二硫化物中的激子弛豫：时间分辨光致发光光谱被用于研究过渡金属二硫化物中的激子弛豫。研究发现，激子弛豫是一个复杂的非径向过程，涉及多个激子重整态。

*黑磷中的声子弛豫：时间分辨拉曼光谱被用于研究黑磷中的声子弛豫。研究发现，声子弛豫是一个多声子过程，涉及声子-声子散射和声子-载流子散射。

结论

超快光谱技术提供了探索二维材料中弛豫动力学的宝贵工具。通过监测材料在光激发后的光谱特征随时间而变化，研究人员可以获得有关电子、声子和自旋之间相互作用的深入见解。这些见解对于理解二维材料的基本物理性质和开发基于二维材料的新型光电子器件至关重要。第七部分弛豫性质的调控手段关键词关键要点表面调控

1.通过化学吸附功能化分子或聚合物，改变表面电荷分布和界面相互作用，调控弛豫时间和振荡频率。

2.利用电化学门控，施加外部电场调控电荷载流子浓度，影响弛豫动力学和频率响应。

3.通过光照或等离子体处理，引入表面缺陷或杂质，改变电子结构和缺陷态，调控弛豫特性。

缺陷工程

1.引入点缺陷、线缺陷或面缺陷等缺陷结构，破坏材料的周期性，引入新的电子态和散射机制，影响弛豫时间。

2.通过离子辐照、激光照射或化学腐蚀等方法，控制缺陷的类型、浓度和分布，实现弛豫性质的精准调控。

3.研究缺陷的演化和弛豫过程，为缺陷工程优化和器件设计提供理论指导。

层间耦合调控

1.通过改变层间距离、取向和相互作用，调控层间电荷转移和声子耦合，影响弛豫时间和弛豫机制。

2.利用机械应变、化学插层或外加电场等手段，改变层间关系，实现弛豫性质的可控调变。

3.探究层间耦合对不同弛豫模态的影响，为二维异质结构和多层器件的弛豫特性优化奠定基础。

应力/应变调控

1.外加机械应力或应变，改变材料晶格结构和电子能带，影响弛豫动力学和频率响应。

2.利用柔性基底、纳米结构或器件几何形状设计，实现应力/应变的自适应调控，增强弛豫特性对环境变化的适应性。

3.研究应力/应变下的弛豫演化规律，探索二维材料在柔性电子、传感器和光电器件中的应用潜力。

温度调控

1.改变温度，影响声子-电子相互作用、电子-电子散射和缺陷活性，调控弛豫时间和弛豫速率。

2.利用加热、冷却或温度梯度，实现弛豫性质的可逆调控，拓展二维材料在热管理、光电探测和能源器件中的应用。

3.研究温度梯度下的弛豫非线性效应，为热力学和热电效应的探索提供新的思路。

外部场调控

1.施加磁场、电场或光场，改变材料的电子能带结构和电荷分布，调控弛豫动力学和频率响应。

2.利用光谱技术、电化学方法或磁共振成像，探究外部场的调控机制，为弛豫性质的无接触、非破坏性调控提供手段。

3.研究外部场对不同弛豫模态的耦合和选择性调控，实现二维材料光电、磁电和自旋电子器件的高效操控。弛豫性质的调控手段

二维材料的弛豫性质可以通过多种手段进行调控，包括：

1.掺杂与缺陷工程

通过引入杂质原子或创建缺陷，可以改变材料的电子结构和晶格动力学，从而影响其弛豫性质。例如：

*在MoS2中引入Mo缺陷可以增强其光致发光性能，延长载流子寿命。

*在WSe2中引入碳掺杂可以增强其光催化活性，提高载流子分离效率。

2.外部电场调制

施加外部电场可以改变二维材料的能带结构和费米能，从而影响其弛豫性质。例如：

*在MoS2薄膜上施加垂直电场可以增强其压电系数，提高其能量收集效率。

*在WSe2薄膜上施加横向电场可以调制其光吸收特性，实现光电响应性的增强。

3.光照调制

光照可以激发二维材料中的电子，改变其弛豫性质。例如：

*对MoS2薄膜进行光照可以增强其光催化活性，提高其降解有机污染物的效率。

*对WSe2薄膜进行光照可以调制其弛豫时间，改善其光电探测性能。

4.应变工程

外加应力会改变二维材料的晶格结构和电子结构，从而影响其弛豫性质。例如：

*对MoS2薄膜施加拉伸应力可以降低其带隙，增强其光吸收能力。

*对WSe2薄膜施加剪切应力可以调制其光激子寿命，影响其非线性光学性能。

5.化学修饰

通过改变二维材料表面的化学环境，可以影响其弛豫性质。例如：

*在MoS2薄膜表面引入含氧官能团可以增强其亲水性，提高其作为电极材料的性能。

*在WSe2薄膜表面引入含氟官能团可以降低其功函数，提高其接触式器件中的注入效率。

6.堆叠与异质结构

将不同类型的二维材料堆叠成异质结构可以产生新的弛豫性质，这是由于界面处的电荷转移和晶格应力。例如：

*MoS2/WSe2异质结构具有增强的光催化活性，这是由于其高电荷分离效率和长载流子寿命。

*h-BN/MoS2异质结构具有优异的摩擦学性能，这是由于其低的摩擦系数和高的载荷承受能力。

这些调控手段提供了丰富的途径来优化二维材料的弛豫性质，以满足特定的应用需求。通过仔细的设计和控制，二维材料可以成为各种光电子、电化学和机械设备的高性能材料。第八部分二维材料弛豫性质在器件中的应用二维材料弛豫性质在器件中的应用

二维材料的弛豫性质在制造各种电子器件和光电器件中发挥着至关重要的作用。以下是对其在不同器件中的具体应用的阐述：

晶体管：

*二维材料的弛豫时间极短，这使得它们在高速晶体管应用中具有优势。

*弛豫时间决定了晶体管的开关速度和频率响应范围。

*石墨烯和二硫化钼(MoS2)等二维材料已被用于制造高性能晶体管，具有亚纳秒级的响应时间和兆赫兹范围内的工作频率。

光电探测器：

*二维材料具有宽带隙和高光谱响应度，使其适用于光电探测应用。

*弛豫时间决定了光电探测器的灵敏度和响应速度。

*黑磷和过渡金属二硫化物(TMDCs)等二维材料已被用于制造高灵敏度光电探测器，具有纳秒级响应时间和宽广的光谱覆盖范围。

太阳能电池：

*二维材料的高吸收系数和长载流子扩散长度使其成为太阳能电池材料的理想选择。

*弛豫时间影响载流子的寿命和收集效率。

*钙钛矿和有机-无机杂化二维材料已被用于制造高效太阳能电池，具有超过20%的能量转换效率。

能量存储：

*二维材料的高比表面积和电化学活性使其适用于电极材料。

*弛豫时间决定了电极反应的速率和能量存储能力。

*石墨烯和氮化碳纳米管等二维材料已被用于制造超级电容器和电池，具有高能量密度和快速充放电性能。

柔性电子产品：

*二维材料的机械强度和柔韧性使其适合于柔性电子产品。

*弛豫时间影响柔性器件在弯曲和变形时的性能稳定性。

*石墨烯和MoS2等二维材料已被用于制造可弯曲和可拉伸的晶体管、显示器和传感器。

热管理：

*二维材料的高热导率和低热膨胀系数使其适用于热管理应用。

*弛豫时间影响材料的热容量和热扩散能力。

*石墨烯和氮化硼等二维材料已被用于制造热界面材料和热扩散器，以提高电子器件的散热效率。

具体应用实例：

*石墨烯晶体管：IBM研究院制造了一款基于石墨烯的晶体管，其开关速度为1GHz，是传统硅晶体管的10倍。

*MoS2光电探测器：麻省理工学院开发了一种基于MoS2的光电探测器，其响应时间为0.2纳秒，灵敏度比传统硅光电二极管高10倍。

*钙钛矿太阳能电池：牛津大学制造了一种基于钙钛矿二维材料的太阳能电池，其能量转换效率达到24.7%，刷新了当时的世界纪录。

*氮化碳纳米管超级电容器：韩国KAIST开发了一种基于氮化碳纳米管的超级电容器，其能量密度为500Wh/kg，是传统锂离子电池的10倍。

*石墨