碳基半导体材料，是在碳基纳米材料的基础上发展出来的。所谓的纳米材料，是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-nm)的材料，包括：零维材料–量子点、纳米粉末、纳米颗粒；一维材料–纳米线或纳米管；二维材料–纳米薄膜，石墨烯；三维材料-纳米固体材料。按组成分，纳米材料又可以分为金属纳米材料、半导体纳米材料、有机高分子纳米材料及复合纳米材料。
由于纳米材料某一维度达到纳米尺寸，其特性将表现出异于宏观尺寸的材料，这些特性包括：表面与界面效应-熔点降低，比热增大；小尺寸效应-导体变得不能导电，绝缘体却开始导电，以及超硬特性；量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。纳米材料的理化性能包括：高强度、高韧性；高比热和热膨胀系数；异常电导率和扩散率；高磁化率。基于以上特性，纳米材料已被广泛用于多个领域。
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