二维（2D）单晶的电荷载流子、热声子和光子传输都被限域在2D平面内,表现出与块体材料不同的新性质,在场效应晶体管、发光二极管和自旋电子学等光电器件领域都具有广泛的应用前景。然而,可靠的应用是建立在高效合成高质量2D单晶的前提下的。化学气相沉积法（CVD）是目前高效合成高质量2D单晶最具前景的方法之一。金属基底在CVD生长2D单晶的过程中影响了吸附、扩散、成核和生长等各个基元步骤,进而显著影响了2D单晶的生长结果。所以选择合适的金属催化剂基底对于2D单晶的生长具有重要意义。液态金属整体表现出短程有序长程无序的结构。由于表面张力和原子热运动的共同作用液态金属倾向于形成各向同性的原子级光滑表面。同时,液态金属内部存在的大量原子集团和空位为异质原子的包埋提供了可能,产生了新的传质途径。此外,液态金属具有高的扩散速率,能加速前驱体在液态金属表面的传质过程,促进2D晶体的生长。因此,本文选择了液态金属为催化基底,通过液态金属化学气相沉积法（LMCVD）解决了目前石墨烯工业化生产中面临的石墨烯单晶的快速生长难题,在液态Cu表面实现了石墨烯单晶的低密度成核和快速生长,最快生长速率可达79μm/s。同时我们打破了具有三维共价键合结构的非层状磷化镓（GaP）晶体的三维同性生长平衡,成功地在液态Ga表面生长得到了2D GaP单晶。具体内容如下:（1）充分利用液态金属的特性,在液态Cu表面实现了石墨烯单晶的快速生长。液态Cu中丰富的自由电子可以饱和碳团簇的边缘,降低石墨烯的成核势垒,加快石墨烯的成核速度。液态Cu各向同性的原子级光滑表面不存在固态多晶金属基底表面所固有的晶界和缺陷,能显著降低石墨烯的成核密度。同时,液态Cu由于剧烈的热运动产生的大量空位为包埋异质碳原子提供了可能,使得液态Cu体系中石墨烯的生长包含表面吸附和体相偏析两种传质途径,极大地加速了石墨烯单晶的生长。此外,液态Cu中的原子距离和空位分布的动态变化也极大降低了前驱体在液态Cu体系中的迁移势垒,加快了传质速率,从而使得石墨烯单晶的最快生长速度高达79μm/s。（2）基于液态金属具有原子级光滑的各向同性表面和高的扩散速率的特点,探究了通过LMCVD在液态金属Ga表面生长2D GaP单晶的可能性。研究发现液态金属基底能促进GaP晶体的成核和生长,随后通过h-BN封装限域法和盐辅助限域法抑制了GaP晶体在垂直方向上的生长,打破GaP晶体的三维同性生长平衡,最终在液态Ga表面生长得到了2D GaP单晶。