二维材料是目前研究的热点。由于层间耦合效应和量子效应的减弱，大量新奇的物理现象在二维材料中被发现。其中，二维材料中的缺陷对其性能有直接的影响。理解缺陷的原子结构和动态其演变过程对二维材料功能器件的改进与性能提供具有重要意义。然而，只有少数几种二维材料在单层极限下在大气环境中是稳定，大部分新型二维材料，如单层铁电，单层铁磁，单层超导材料在大气环境下会迅速劣化，无法表征其本征缺陷。在这个报告中，我将报道我们课题组搭建的大型氛围控制高通量生长与高精度表征联用系统的进展，以及利用该系统在直接观测二维敏感单层材料晶格原子结构与缺陷中取得的一些初步成果，包括单层WTe2的本征褶皱结构、点缺陷的分布，少层卤族铁磁反铁磁材料的直接CVD制备与无损表征，层状拓扑反铁磁绝缘体MnBi2Te4的自发表面重构现象等。同时，我也将报道我们课题组利用低电压透射电镜技术与DFT结合的方法在新型二维材料里取得的进展，包括二维非晶碳材料的开发与表征，二硒化钼（MoSe2）中硒空穴引起的反转晶畴的演变过程，二硒化钯（PdSe2）中层间融合的机理，以及在单层过渡金属硫族素化合物中精确雕刻只有三个原子宽度的金属纳米线的原位过程等。