受限的电子运动维度：二维金属材料的电子被限制在单原子层平面内（如MoS₂、石墨烯），导致其费米面形状和能带色散关系与块体材料显著不同。例如，石墨烯的线性狄拉克锥能带结构使其电子有效质量趋近于零，电子迁移率理论值可达 $2 \times 10^5 , \text{cm}^2/(\text{V} \cdot \text{s})KaTeX parse error: Can't use function '$' in math mode at position 14: （远高于铜的块体迁移率约 $̲3 \times 10^3 \…）。
表面态主导导电：二维材料的导电性主要由表面原子层的电子态贡献，而块体材料中电子需穿越三维晶格，导致更多的晶格散射。例如，MXene（如Ti₃C₂Tx）的高导电性（$10^4 , \text{S/cm}$）得益于表面官能团对载流子的局域化保护。
2. 散射机制差异界面粗糙度散射主导：在异质结构（如GaAs/AlGaAs二维电子气）中，界面粗糙度引起的电位波动是主要散射源，迁移率与密度关系满足 μ∝n1.5（当杂质平面与载流子平面平行时）。块体材料则以声子散射和体缺陷散射为主。
声子模式受限：二维材料的声子谱在垂直方向被截断，导致声子散射率降低。例如，石墨烯的面内声子振动模式在单层中占主导，减少了电子-声子耦合强度，从而提升迁移率。
热导率影响：二维材料的高热导率（如悬置石墨烯的 κ>4000W⋅m−1⋅K−1）可快速耗散焦耳热，减少热诱导的晶格振动散射。
掺杂与电场对能带结构对称性的调控机制掺杂和电场通过改变电荷分布、晶格对称性和层间耦合，显著影响二维金属材料的能带结构对称性，具体作用如下：
1. 掺杂调控电荷转移与能带重整化：
化学掺杂：例如，在石墨烯中引入硼或氮原子（B/N掺杂）会打破其六方对称性，导致狄拉克点附近出现带隙（约0.5 eV），并改变载流子类型（p型或n型）。
表面电荷转移掺杂：三苯基硼（TPB）分子通过电场诱导的电荷分离，可对TMDCs（如MoS₂）实现双极性或单一极性（p/n型）掺杂，显著调节其费米能级位置和迁移率。
金属替代效应：在二维金属有机框架（2Dc-MOFs）中，金属中心从IIB（Zn）替换为IVA（Sn）会导致电子有效质量增加，层间距从3.30 Å缩小至3.29 Å，导电性下降两个数量级（从55.4 S/cm降至0.024 S/cm），同时改变能带结构的对称性。
2. 电场调控垂直电场诱导能带偏移：
在C₃N/掺杂石墨烯异质结中，正电场（>0.4 V/Å）可诱导间接-直接带隙转变，并调控金属-半导体转变行为。例如，BC₃/掺杂石墨烯在0.9 V/Å电场下变为金属态。
对于MoS₂-MoSe₂异质双层，垂直电场可调节K和K'谷的能带对齐方式，实现谷极化调控（如光吸收选择性增强）。
应变与电场协同效应：
对BP/MoS₂异质结施加面内应变（如1%拉伸），结合垂直电场可显著改变其带隙（从1.2 eV降至0.5 eV），并打破晶格对称性，导致电子迁移率各向异性。
3. 对称性破缺与相变结构相变调控：例如，单层WTe₂在晶格压缩下从金属性1T'相转变为半导体性1H相，导致能带对称性从中心对称（空间群P-3m1）向非中心对称转变。
二维金属材料的高电子迁移率源于其量子限域效应、表面态主导导电及减弱的电子-声子相互作用。掺杂和电场通过电荷转移、晶格畸变和对称性破缺，实现对能带结构的精准调控。未来研究需进一步探索界面工程（如基底选择）和异质结设计（如vdW堆叠）以优化性能，同时开发绿色合成技术以解决规模化生产中的环境问题。
