本文由Jianwei Ben、Xinke Liu、Cong Wang、Yupeng Zhang、Zhiming Shi、Yuping Jia、Shanli Zhang、Han Zhang、Wenjie Yu、Dabing Li和Xiaojuan Sun等作者撰写，发表于2021年的《Advanced Materials》期刊。文章的主题是二维III族氮化物材料的性质、生长方法及其应用。本文是一篇综述文章，旨在总结近年来二维III族氮化物材料的研究进展，并探讨其潜在的应用前景。
自2004年Novoselov等人成功制备二维石墨烯以来，材料维度的变化对其性质的影响引起了广泛关注。二维材料由于电子强限制效应，展现出许多新的性质，极大地扩展了其应用范围。然而，石墨烯的零带隙限制了其作为半导体的应用。因此，研究者们开始探索其他二维材料，特别是具有宽带隙的二维III族氮化物材料，如氮化铝（AlN）、氮化镓（GaN）、氮化铟（InN）等。这些材料在光电设备、功率电子设备、表面声波设备等领域展现出巨大的潜力。
本文首先详细介绍了二维III族氮化物材料的结构、机械、电子、磁性和光学性质。通过第一性原理计算，研究者们发现这些材料在单层状态下表现出与体材料不同的性质。例如，单层二维III族氮化物材料的键长和结合能等结构参数与其体材料不同，这直接影响其机械性能。此外，这些材料的电子和光学性质可以通过应变、掺杂和缺陷等手段进行调控，这为其在电子和光电器件中的应用提供了可能性。
本文还总结了二维III族氮化物材料的生长方法。目前，二维氮化硼（h-BN）的制备已经相对成熟，可以通过机械剥离、化学气相沉积（CVD）、分子束外延（MBE）等方法获得。然而，二维氮化铝（h-AlN）、氮化镓（h-GaN）和氮化铟（h-InN）的制备仍然面临挑战。文章详细介绍了这些材料的生长方法，包括在硅（Si）、银（Ag）、氧化铝（Al2O3）等衬底上的外延生长，以及通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）等方法制备的尝试。
基于其优异的物理化学性质，二维III族氮化物材料在多个领域展现出广泛的应用前景。例如，二维h-BN已经被成功应用于柔性电子设备、气体传感器、单光子发射器件等。此外，二维III族氮化物材料还被认为是未来自旋电子器件和量子计算器件的理想候选材料。尽管目前大多数应用仍集中在二维h-BN材料上，但研究者们对其他二维III族氮化物材料的潜在应用也进行了广泛的探讨。
文章最后指出了二维III族氮化物材料研究中的几个重要问题。首先，如何制备大面积、高质量的二维h-BN材料仍然是一个挑战。其次，尽管二维h-AlN的制备已经取得了一些进展，但其稳定性和可重复性仍需进一步研究。最后，二维h-GaN和h-InN的制备尚未实现，研究者们需要探索新的生长方法和技术。
本文全面总结了二维III族氮化物材料的研究进展，涵盖了其性质、生长方法和应用等多个方面。文章不仅为研究者们提供了丰富的研究背景和最新进展，还为未来二维III族氮化物材料的研究指明了方向。通过系统地总结和分析，本文为二维材料领域的研究者提供了宝贵的参考，有助于推动该领域的进一步发展。
本文的亮点在于其全面性和系统性。文章不仅详细介绍了二维III族氮化物材料的性质，还总结了其生长方法和应用前景。特别是在二维h-AlN、h-GaN和h-InN的制备方面，文章提出了许多新的见解和思路。此外，文章还强调了应变工程、掺杂和缺陷对材料性质的影响，这为未来材料设计和应用提供了新的思路。
本文为二维III族氮化物材料的研究提供了全面的综述，涵盖了从基础性质到实际应用的多个方面。文章不仅总结了已有的研究成果，还指出了未来研究的方向和挑战，具有重要的学术价值和实际意义。