二维晶体材料六方氮化硼（h-BN）以其宽带隙、高温稳定性、优异的力学性能、低介电常数和化学惰性等优点,被认为是保护其它二维晶体材料本征特性的最佳材料。现阶段,大面积、高质量h-BN薄膜的可控制备是实现其在二维晶体器件的规模化应用中面临的主要问题。CVD方法被认为是可控合成大面h-BN最具前景的方法,利用该方法实现h-BN可控合成的关键是催化衬底的选择。目前,实验上已经在Cu、Cu-Ni合金以及Au等催化剂衬底成功实现了大尺寸的单晶h-BN单层的制备,而大面积、高质量多层h-BN薄膜的可控制备还缺乏有效的催化衬底。本论文结合第一性原理计算和实验合成与表征,揭示了利用Fe₂B作为催化衬底和硼源,氮气（N₂）作为氮源合成单层和多层h-BN的机制。其中,针对多层h-BN的合成,提出了空位辅助机制。基于理论预测的生长机制,我们通过温度控制实现了单层和多层h-BN的可控制备。研究内容主要分为以下两个部分:I.Fe₂B表面单层h-BN生长机制的研究及实验制备该部分首先研究了N₂分子在Fe₂B表面的吸附、解离与N原子的迁移。研究结果表明,N₂极易在Fe₂B表面发生化学吸附并解离,解离出来的N原子迁移至B原子的上方并与四个Fe原子相连。Fe₂B亚表层的B原子在表面吸附N原子的辅助下迁移至表面,并最终在Fe₂B表面形成BN二聚体。随后,BN二聚体在Fe₂B表面聚集成核,最终成长为h-BN薄膜。我们的理论计算表明,Fe₂B表面单层h-BN薄膜的成核尺寸为B₅N₅,成核能量势垒约为2.0 e V。由此,我们预测单层h-BN在低温（700 K左右）下即可在Fe₂B表面生长,该理论预测结果被我们的后续实验所证实。II.Fe₂B表面多层h-BN生长机制的研究及实验制备本部分内容主要研究了Fe₂B体相内B及N原子的扩散以及多层h-BN的成核势垒。多层h-BN的生长需要持续的B和N原子的供应。我们的研究表明,Fe₂B亚表层的B原子与N原子在表面形成BN二聚体后,会在Fe₂B的浅表层产生大量的B空位,而Fe₂B体相内的B原子可通过这些B空位向表面扩散。吸附在Fe₂B表面的N原子则可借助B空位链向下迁移至体相内,并在后续的h-BN生长过程中析出。结合理论计算和实验数据,我们发现多层h-BN的生长势垒势高于单层h-BN的生长势垒,约为2.65 e V。表明多层h-BN在900 K左右的实验温度下即可生长,后续的在960 K下多层h-BN的实验合成和表征验证了这一结论。此外,该方法在高温下生长h-BN是等温偏析的过程。在1523 K下制备的多层h-BN进行表征分析表明,与降温溶解析出相比,更易于获得大面积、高质量的均匀多层h-BN。