二维纳米材料是一种结构为片状的新型纳米材料,水平尺寸大于100纳米,但厚度只有单个或几个原子厚。2004年二维单层材料因为石墨烯的发现正式宣布进入纳米材料的尖端领域。由于这些二维材料具有层状晶体结构,极端的量子限制效应导致独特的物理、化学性质,因此在电子、光电子、光催化各个领域都具有潜在的应用前景。作为Ⅲ族氮化物代表的GaN由于其优异的特性已成为二维材料研究的热点,其二维结构是制备新一代激光、电子器件和传感器的关键半导体材料。因此本文将围绕二维的GaN基材料展开实验和理论两部分研究。首先,利用CVD法使用液态镓作为金属催化基底在W衬底上制备二维GaN纳米材料。探索其生长原理,通过比较分析生长温度、氨气流量以及反应时间三种生长工艺参数对样品微观形貌的影响,对样品进行测试分析。测试结果表明所制备的样品为二维GaN纳米材料,是六方纤锌矿结构,且样品缺陷密度较小,结晶性较好。之后,基于第一性原理研究了平面和屈曲结构的二维单层GaN,以及在不同Al掺杂浓度下(12.5%、50%、75%、100%)两种结构的电子及光学性质。结果表明平面结构的二维单层GaN是间接带隙半导体(2.00eV),其屈曲结构为直接带隙半导体(3.16eV)。随着Al掺杂浓度的增加,平面结构的带隙随之增大;屈曲结构的二维单层GaN在掺杂浓度为50%时,由直接带隙变为间接带隙,且带隙值发生下降。因此可通过AlxGa1-xN合金来调控二维GaN带隙。光学性质研究发现,Al掺杂使二维GaN吸收强度发生明显变化,这为调控二维GaN光学性质提供了依据。另外二维GaN在紫外-深紫外范围内发射,因此在紫外光探测器领域以及杀菌净水工艺均有潜在的应用前景。