二維材料是電子僅可在兩個維度的非納米尺度（1-100nm）上自由運動（平面運動）的材料，如納米薄膜，亦是伴隨着2004年曼切斯特大學Geim小組成功分離出單原子層的石墨材料，即石墨烯（Graphene）而提出的新詞彙。 石墨烯的特點是單元子層厚，高載流子遷移率、線性能譜及強度高。石墨烯無論是在理論研究還是應用領域，都引起了極大的影響，後續又有一些其他的二維材料陸續被分離出來，如氮化硼（BN）及二硫化鉬（MoS2）。
除了二維材料，還有零維材料、一維材料及三維材料。零維材料是電子無法自由運動的材料，如富勒烯（Fullerene）；一維材料是電子僅在一個非納米尺度方向上自由運動（直線運動），如納米碳管（Carbon Nanotube）；三維材料是電子可以在三個非納米尺度上自由運動，如石墨（Graphite）。
