中國粉體網(wǎng)訊 二維黑磷是近年來才開發(fā)的半導(dǎo)體新材料，近日中國科學院深圳先進技術(shù)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(yīng)用領(lǐng)域取得新進展,。
相關(guān)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(wěn)定,，在納米電子器件應(yīng)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(chǎn)品的未來。但現(xiàn)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(fā)光性質(zhì)，或者通過化學反應(yīng)產(chǎn)生大部分無熱光。
黑磷,，一直很難制備但在納米電子學領(lǐng)域具有應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(tǒng)治著，當石墨烯降低到一定厚度時,，其導(dǎo)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(dǎo)體。黑磷,，作為可調(diào)半導(dǎo)體,，在電子設(shè)備中或許有更多的應(yīng)用：晶體管、傳感器,、太陽能電池,、開關(guān)、電池電極等,。其中一些應(yīng)用已經(jīng)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(chǎn),。
黑磷是磷的同素異形體中最穩(wěn)定的一種，具有類似石墨的片狀結(jié)構(gòu),，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(zhuǎn)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(chǎn)品只要用適當?shù)募夹g(shù)手段就能轉(zhuǎn)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(dǎo)體材料。
新型二維半導(dǎo)體：黑磷,，你有多行,？
與石墨烯類似，黑磷具有諸多優(yōu)異特性,，故被稱為比肩石墨烯的“夢幻材料”,。黑磷的應(yīng)用不局限于光電領(lǐng)域，其在生物醫(yī)學領(lǐng)域也具有優(yōu)勢如腫瘤治療,。
其具有如下良好性能：
1.半導(dǎo)體性質(zhì),，如有良好的電子遷移率，還有非常高的漏電流調(diào)制率（是石墨烯的10000倍）,。
2.光學性能：其半導(dǎo)體帶隙是直接帶隙,即電子導(dǎo)電能帶（導(dǎo)帶）底部和非導(dǎo)電能帶（價帶）頂部在同一位置,，實現(xiàn)從非導(dǎo)到導(dǎo)電，電子只需要吸收能量（光能）,，而傳統(tǒng)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,�,？梢詸z測整個可見光到近紅外區(qū)域的光譜。
不過黑磷的研究和應(yīng)用才剛開始,，其非線性光學特性被國內(nèi)外多家單位證實并應(yīng)用于超快激光的產(chǎn)生中,。可以預(yù)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(fā)現(xiàn),，由于它擁有可控調(diào)節(jié)的能隙,，可將電子信號轉(zhuǎn)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(xié)同創(chuàng)新中心教授張晗帶領(lǐng)的深圳市孔雀創(chuàng)新團隊首次研發(fā)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(shù)研究院喻學鋒,、王懷雨研發(fā)團隊在二維材料領(lǐng)域取得新突破,，制備出高穩(wěn)定性黑磷,。黑磷有望借此技術(shù)向半導(dǎo)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(lǐng)域取得新突破，固體所物質(zhì)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(diào)控塊體黑磷的電子結(jié)構(gòu)研究方面取得重要進展,，證明壓力下黑磷可以從半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變成狄拉克半金屬。
近日中國科學院深圳先進技術(shù)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(yīng)用領(lǐng)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(yīng)用于超快激光技術(shù)中,。
黑色磷的確是黑色的,，不像它的同素異形體能發(fā)光,，但它對光線的分散效果確實非常好，甚至優(yōu)于石墨烯,。正因為如此,，它非常適合應(yīng)用于光電領(lǐng)域,。全新的明星材料，正在綻放光芒,。
據(jù)了解,，2014年，中科大微尺度物質(zhì)科學國家實驗室陳仙輝教授課題組與復(fù)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(yīng)晶體管,。
2016年3月，中科院發(fā)布消息稱,，深圳先進院在二維材料領(lǐng)域取得新突破,，制備出了高穩(wěn)定性黑磷。黑磷有望借此技術(shù)向半導(dǎo)體材料邁出重要一步,。
投資方向：
目前,，僅石墨烯的應(yīng)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(zhì)的唯一材料。同理,，黑磷的關(guān)鍵不在資源,，而在于專利向技術(shù)的轉(zhuǎn)化。
磷和磷礦是稀缺資源,。磷礦是指在經(jīng)濟上可利用的磷酸鹽類礦物的總稱,，在工業(yè)上主要用于生產(chǎn)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(chǎn)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(fù)雜，因而磷礦的再生幾乎不可能,。磷礦資源一經(jīng)開發(fā)利用,，磷素隨著各下游加工產(chǎn)品的消費領(lǐng)域分散到自然界中，不可再循環(huán)利用,，許多國家已經(jīng)將磷礦資源列為戰(zhàn)略資源,。
投資標的：
（1）興發(fā)集團(600141)
優(yōu)勢：與中科院聯(lián)手研發(fā)黑磷。
興發(fā)集團已是國內(nèi)最大的磷礦資源企業(yè)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(chǎn)量超過643萬噸，具備制備黑磷的原料基礎(chǔ),。興發(fā)集團表示,，本次投資將有利于依托研究院的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢和能力，助推二維黑磷的制備及應(yīng)用領(lǐng)域的研究和產(chǎn)業(yè)化,，有利于提升公司在磷化工前沿技術(shù)的引領(lǐng)和標桿作用,，積極搶占行業(yè)制高點，將對公司未來發(fā)展產(chǎn)生積極影響,。
和諸多傳統(tǒng)化工企業(yè)一樣,，公司作為磷化工企業(yè)之一也正在面臨行業(yè)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(fā)展方面,。
8月19日公司公告稱,，公司將出資籌建子公司開發(fā)二維黑鱗相關(guān)產(chǎn)品，并促其產(chǎn)業(yè)化,，搶占行業(yè)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(shù)研究院成立聯(lián)合實驗室,，主要圍繞二維黑磷的大規(guī)模制備及應(yīng)用等方面技術(shù)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(yù)期
（2）澄星股份(600078)
優(yōu)勢：公司已經(jīng)成為國內(nèi)擁有磷礦資源最多的磷化工企業(yè)之一,。
公司主要從事磷酸,、磷酸鹽的生產(chǎn)和銷售，多年來推進“以磷為主,，向高向深,，兩頭延伸”的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展戰(zhàn)略，形成了礦,、電,、磷一體化的成本優(yōu)勢。 風險：產(chǎn)能過剩風險,、環(huán)保風險等
