石墨烯是世界上首个制备出的二维材料，它的发现改变了整个半导体和材料领域，并且使其发现者，曼彻斯特大学Geim教授和Novoselov教授于2010年共同获得诺贝尔物理学奖。石墨烯的迁移率在室温条件下可以达到200,000 cm²/Vs以上，具有非常优异的电学性质。然而，作为半导体，其最大的缺点是没有禁带，这制约了其在传统半导体器件中的应用。因此，只有提出新型器件结构才能发挥石墨烯的优异特性。弹道整流器是一种基于载流子弹道输运的全波整流器件，其工作原理不基于势垒也不需要禁带，它的工作频率直接取决于载流子的迁移率。因此石墨烯非常适合用于弹道整流器。且由于其特殊的二维结构，石墨烯弹道整流器会具有非常低的寄生电容，从而能工作于太赫兹频段，并应用于太赫兹探测器中，填补从微波到可见光频段的“太赫兹空白”。目前，在室温条件，课题组在低频信号下使用石墨烯弹道整流器实现了世界上最高的响应率（23,000 V/W），并且达到了最低的等效噪声功率（0.64 pW/Hz^1/2），类似的工作参数目前只有超低温超导热辐射仪才能达到（Nat Commun 7, 11670, 2016）。在整合了天线之后，实验中石墨烯整流器件被证实可以工作在0.45 THz以上，并且成功实现了室温下的太赫兹成像(Nano Letters. 17, 11, 7015， 2018)。课题组首次研究了基于石墨烯的自开关二极管(self-switching diode)桥式整流器，未来也可用于太赫兹探测（Nanotechnology 30, 364004, 2019）。在太赫兹发射源方面，课题组实现了目前峰谷比最高的石墨烯共振隧穿二极管（Nano Letters 24, 17, 2023）。课题组在二维材料电极接触机理方面，通过构建肖特基结，实现了二维材料的平面异质结，并展示了高响应率的光电探测器和三态门（Nano Letters, 24, 28, 2024）。在二维材料制备方面，课题组提出了一种基于瑞利散射的暗场光学二维材料层数辨别方法（Nano Letters, 23, 19, 2023），可用于未来二维材料生长过程的实时探测。