石墨烯与拓扑绝缘体都属于狄拉克(Dirac)粒子系统，即在低能处，电子能带结构是用相对论的狄拉克方程来描述，而不是薛定谔方程。二维狄拉克电子材料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，已经成为了国际前沿科学研究的焦点。对二维狄拉克电子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。最近几年，我们建立和发展了高质量大面积二维晶体材料的表面控制生长方法，比如利用化学气相沉积的生长高质量单层、双层石墨烯和调制掺杂石墨烯，发展范德华外延方法生长拓扑绝缘体的准二维纳米结构，控制成核位点实现二维晶体材料的定点生长，等等。此外，我们还发展了二维晶体材料的逐层生长和可控转移技术，并利用微纳加工技术，构筑了基于二维晶体材料的新型柔性纳电子器件和光电功能器件。