中國粉體網訊  二維黑磷是近年來才開發的半導體新材料，近日中國科學院深圳先進技術研究院研究員喻學鋒課題組與深圳大學教授張晗課題組合作，在黑磷量子點的制備及超快光子學應用領域取得新進展。 

相關研究表明，與其他二維晶體材料相比，二維黑磷單晶材料更加穩定，在納米電子器件應用方面具有很大潛力，被視自石墨烯之后新的超級材料。 

石墨烯它親戚青出于藍  

石墨烯作為一種奇跡材料，被譽為電子產品的未來。但現在它的一個“親戚”——黑磷，具備低成本的制造工藝，有望替代石墨烯，成為下一個新材料金礦。         

磷作為元素周期表中第十五號元素，其化合物通常具有化學發光性質，或者通過化學反應產生大部分無熱光。 

黑磷，一直很難制備但在納米電子學領域具有應用前景，這與二維（單原子厚）神奇材料——石墨烯非常類似。同石墨烯一樣，黑磷在制備過程中也存在難以克服的困難，它有多層結構，為了得到所期望的二維片層，這些多層需要通過剝離工藝一層層分離開。 

迄今二維材料的奇異世界一直被石墨烯統治著，當石墨烯降低到一定厚度時，其導電性會達到一個極端的程度，強于凱夫拉（譽為地球上最強的材料），有望作為過濾器排從空氣中吸收氫燃料。 

黑磷有帶隙，而石墨烯是所謂的零隙半導體。黑磷，作為可調半導體，在電子設備中或許有更多的應用：晶體管、傳感器、太陽能電池、開關、電池電極等。其中一些應用已經被測試，效果非常好。同石墨烯一樣，黑色的磷也不容易大量生產。

黑磷是磷的同素異形體中最穩定的一種，具有類似石墨的片狀結構，單原子層厚度的黑磷又稱為黑磷烯。元素周期表第15位，元素符號P。黑色有金屬光澤的晶體，它是用白磷在很高壓強和較高溫度下轉化而形成的。

白磷是一種白色蠟狀固體，遇光會逐漸變黃，所以又叫黃磷。也就是說，黃磷產品只要用適當的技術手段就能轉化成黑磷，這可比獲取石墨烯的成本和難度要低得多。黑磷有望成為新的熱門半導體材料。

新型二維半導體：黑磷，你有多行？

與石墨烯類似，黑磷具有諸多優異特性，故被稱為比肩石墨烯的“夢幻材料”。黑磷的應用不局限于光電領域，其在生物醫學領域也具有優勢如腫瘤治療。

其具有如下良好性能：

1.半導體性質，如有良好的電子遷移率，還有非常高的漏電流調制率（是石墨烯的10000倍）。

2.光學性能：其半導體帶隙是直接帶隙,即電子導電能帶（導帶）底部和非導電能帶（價帶）頂部在同一位置，實現從非導到導電，電子只需要吸收能量（光能），而傳統的硅或者硫化鉬等都是間接帶隙，不僅需要能量(能帶變化)，還要改變動量（位置變化）。這意味著黑磷和光可以直接耦合，這個特性讓黑磷成為未來光電器件（例如光電傳感器）的一個備選材料。可以檢測整個可見光到近紅外區域的光譜。

不過黑磷的研究和應用才剛開始，其非線性光學特性被國內外多家單位證實并應用于超快激光的產生中。可以預見不久的將來，它將成為“第二個石墨烯”。

近期研究進展：

2014年，一種類石墨烯的新型二維材料“黑磷”被發現，由于它擁有可控調節的能隙，可將電子信號轉成光信號，具備一些石墨烯所不具備的特性，故被視為一種新的超級材料，引起了世界轟動。

去年12月份由深圳大學——新加坡國立大學光電協同創新中心教授張晗帶領的深圳市孔雀創新團隊首次研發了基于黑磷的光纖鎖模激光器，得到了超短脈沖激光的輸出信號。

今年3月，中國科學院深圳先進技術研究院喻學鋒、王懷雨研發團隊在二維材料領域取得新突破，制備出高穩定性黑磷。黑磷有望借此技術向半導體材料邁出重要一步，取代石墨烯也并非沒有可能。

今年6月，深圳先進院在二維材料領域取得新突破，固體所物質計算科學研究室鄒良劍研究員與中國科技大學陳仙輝教授研究團隊以及香港大學沈順清教授合作，在靜水壓調控塊體黑磷的電子結構研究方面取得重要進展，證明壓力下黑磷可以從半導體轉變成狄拉克半金屬。

近日中國科學院深圳先進技術研究院研究員喻學鋒課題組與深圳大學教授張晗課題組合作，在黑磷量子點的制備及超快光子學應用領域取得新進展。他們采用溶劑熱方法成功制備了一種超小黑磷量子點，并首次揭示了黑磷量子點材料的非線性光學特性，將其成功應用于超快激光技術中。 

黑色磷的確是黑色的，不像它的同素異形體能發光，但它對光線的分散效果確實非常好，甚至優于石墨烯。正因為如此，它非常適合應用于光電領域。全新的明星材料，正在綻放光芒。 

據了解，2014年，中科大微尺度物質科學國家實驗室陳仙輝教授課題組與復旦大學張遠波等教授課題組合作，成功制備出具有幾個納米厚度的二維黑磷場效應晶體管。 

2016年3月，中科院發布消息稱，深圳先進院在二維材料領域取得新突破，制備出了高穩定性黑磷。黑磷有望借此技術向半導體材料邁出重要一步。 

投資方向：

目前，僅石墨烯的應用就有超過7000項專利，大部分被科技巨頭蘋果和索尼占有。石墨烯可以說是新的硅，但并不是具有這種性質的唯一材料。同理，黑磷的關鍵不在資源，而在于專利向技術的轉化。   

磷和磷礦是稀缺資源。磷礦是指在經濟上可利用的磷酸鹽類礦物的總稱，在工業上主要用于生產磷系肥料，也可以用來制造黃磷、磷酸、磷化物及其他磷酸鹽類產品。 

值得注意的是，磷礦石具有不可再生的特點。磷礦資源成因年代久遠，成礦條件極其復雜，因而磷礦的再生幾乎不可能。磷礦資源一經開發利用，磷素隨著各下游加工產品的消費領域分散到自然界中，不可再循環利用，許多國家已經將磷礦資源列為戰略資源。 

投資標的：  

（1）興發集團(600141) 

優勢：與中科院聯手研發黑磷。 

興發集團已是國內最大的磷礦資源企業之一，目前公司磷礦石儲量約2億噸左右；2015年公司磷礦石產量超過643萬噸，具備制備黑磷的原料基礎。興發集團表示，本次投資將有利于依托研究院的技術研發優勢和能力，助推二維黑磷的制備及應用領域的研究和產業化，有利于提升公司在磷化工前沿技術的引領和標桿作用，積極搶占行業制高點，將對公司未來發展產生積極影響。

和諸多傳統化工企業一樣，公司作為磷化工企業之一也正在面臨行業下行的壓力。2016年以來，公司一方面在上游磷礦資源方面做進一步儲備，另一方面也在尋求新的發展方面。 

8月19日公司公告稱，公司將出資籌建子公司開發二維黑鱗相關產品，并促其產業化，搶占行業制高點。其將與深圳中科、重慶中科合資成立湖北中科墨磷，并擬以湖北中科為主體與中科院深圳先進技術研究院成立聯合實驗室，主要圍繞二維黑磷的大規模制備及應用等方面技術研究和合作。 

風險：磷化工下游需求低迷；資源整合與磷化工精細化不達預期   

（2）澄星股份(600078) 

優勢：公司已經成為國內擁有磷礦資源最多的磷化工企業之一。 

公司主要從事磷酸、磷酸鹽的生產和銷售，多年來推進“以磷為主，向高向深，兩頭延伸”的產業鏈發展戰略，形成了礦、電、磷一體化的成本優勢。 風險：產能過剩風險、環保風險等