石墨烯自被发现以来,以其特殊的结构和优异的物理性质使人们对这种二维结构的材料产生了巨大的兴趣,并进行了广泛而深入的研究。得益于石墨烯研究的繁荣,氧化石墨烯、氮掺杂石墨烯等石墨烯相关的功能性衍生物也逐渐得到广泛的关注。氧化石墨烯和氮掺杂石墨烯是可以通过一系列氧化、掺杂、还原等手段对石墨烯结构和性质进行调控,实现特定的功能应用。与此同时,其他元素的功能性二维材料如氮化硼、过渡金属硫化物和黑磷等也相继走进人们的视野。其中黑磷作为半导体,以其优异的电子和光学性质,如高载流子迁移率和可调制的直接带隙等,成为了二维材料领域的新焦点。本文主要从氧化石墨烯的修饰、掺杂以及黑磷单晶的制备等方面进行了探索。主要研究内容如下:1.采用还原氧化石墨烯（RGO）和十八烷基三氯硅烷（OTS）的垂直异质结构来制作基于RGO的场效应器件。RGO表面的OTS单分子层阻断了大气环境中水分和氧气对RGO中电子的捕获,而二氧化硅衬底上的OTS单分子层隔绝了来自衬底的电荷散射。这种垂直异质结构同时消除来自衬底和空气中的掺杂,最终得到了本征的对称双极性场效应器件。不仅如此,器件的稳定性也得到了显著的提升,双极性场效应能在大气环境下维持将近一周左右。2.通过邻芳香二胺化合物中的氨基和氧化石墨烯中的羰基之间的希夫碱缩合反应,成功制备了吡嗪和吡啶类的氮掺杂石墨烯,并研究了氮的构型和结构中的吸电子基团对氮掺杂石墨烯电学性能的影响。当石墨烯被含有强吸电子基团（三氟甲基基团）的邻芳香二胺化合物掺杂时,场效应晶体管器件表现出空穴传输主导的双极性场效应行为,显示为p型的掺杂。当强吸电子的三氟甲基基团被移除,器件逐渐转变为对称的双极性场效应,甚至表现出一定程度的n型掺杂。在此基础上引入吡啶类型的氮,由于吡啶氮的吸电子及散射作用,器件转变为弱p型掺杂。3.利用五溴化磷作为前驱物,熔融的金锡合金（AuSn）作为催化基底,首次通过常压化学气相沉积（CVD）的方法实现了高质量大面积的单晶黑磷的生长。通过系统降温实验表明,黑磷在金锡合金表面的生长为偏析机制,类似于石墨烯在镍箔上的生长方式。通过电子束溅射原位俄歇电子能谱（AES）的表征也证实了这一点。在熔融金锡合金表面,磷原子偏析生成黑磷的过程中,黑磷的孤对电子会被金属离子捕获。这会阻止黑磷与空气中水氧继续反应,使黑磷的空气稳定性大大提高。