自石墨烯这一特殊的二维材料发现以来,凝聚态物理和材料物理领域掀起了有关二维材料的研究热潮。利用分子束外延这一技术,可以在不同旋转对称性的衬底上人工制备各类元素的有序结构。外延生长在衬底上的原子能否形成有序结构以及是否有合金层的形成,取决于衬底与外延有序结构的相互作用的大小和类型,所以衬底与沉积元素的选择需要考虑二者之间的相互作用。由于不同衬底具有不同的晶格常数,且外延生长的原子所构成的有序结构需要与衬底晶格相互适配,因此衬底与外延生长的有序结构之间的相互作用,还可以对有序结构的晶格常数以及翘曲角度进行调控,使其产生在本征状态下所不具有的非平庸能带结构,甚至制备出例如硅烯等不存在本征状态的材料。论文在Al（111）表面上成功实现了锑原子二维有序结构的制备,室温下大面积高质量的锑烯在Al（111）表面上通过分子束外延的方式自发形成。实验上使用扫描隧道显微镜对结构进行表征后得知,在Al（111）面上可成功制备出大面积高质量的Honeycomb晶格、Dice晶格以及Kagome晶格。为了进一步确定最外层结构与衬底原子之间的吸附位点,还需要结合高能电子衍射仪的衍射图样进行分析。二维锑原子有序结构确定后,使用角分辨光电子能谱,沿二维晶格的高对称方向,对锑原子有序结构的能带进行测量,观测到Fermi面以下的-1.3e V附近存在一Dirac-cone-like结构,因此本课题首次结合实验测量,论证了锑烯具有拓扑非平庸的电子输运性质,证明了锑烯属于拓扑绝缘体,一种在边缘态存在零耗散电子自旋流,拥有存在巨大应用潜力的材料。利用X射线光电子能谱,对比不同沉积时间所对应的Al 2p峰和Sb 4d峰结合能以及峰面积的变化,进一步对锑原子和铝原子各组分随时间的变化进行了定性的描述。二维系统的有序结构在实验上完成确定后,结合第一性原理计算,用VESTA软件进行建模后,使用VASP软件包,采用DFT方式对该结构进行结构优化,然后对实验测量所得的电子结构进行验证与进一步的表征,通过计算电子局域化函数,分析原子之间电子云的分布,进而对原子之间相互作用的类型进行确定。