中國(guó)粉體網(wǎng)訊  二維黑磷是近年來(lái)才開(kāi)發(fā)的半導(dǎo)體新材料，近日中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員喻學(xué)鋒課題組與深圳大學(xué)教授張晗課題組合作,，在黑磷量子點(diǎn)的制備及超快光子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)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(jí)材料,。 

石墨烯它親戚青出于藍(lán)  

石墨烯作為一種奇跡材料,，被譽(yù)為電子產(chǎn)品的未來(lái)。但現(xiàn)在它的一個(gè)“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(gè)新材料金礦。         

磷作為元素周期表中第十五號(hào)元素,，其化合物通常具有化學(xué)發(fā)光性質(zhì),，或者通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大部分無(wú)熱光。 

黑磷,，一直很難制備但在納米電子學(xué)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(lèi)似。同石墨烯一樣,，黑磷在制備過(guò)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(guò)剝離工藝一層層分離開(kāi),。 

迄今二維材料的奇異世界一直被石墨烯統(tǒng)治著，當(dāng)石墨烯降低到一定厚度時(shí),，其導(dǎo)電性會(huì)達(dá)到一個(gè)極端的程度,，強(qiáng)于凱夫拉（譽(yù)為地球上最強(qiáng)的材料），有望作為過(guò)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(yáng)能電池,、開(kāi)關(guān)、電池電極等,。其中一些應(yīng)用已經(jīng)被測(cè)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(lèi)似石墨的片狀結(jié)構(gòu),，單原子層厚度的黑磷又稱(chēng)為黑磷烯,。元素周期表第15位，元素符號(hào)P,。黑色有金屬光澤的晶體,，它是用白磷在很高壓強(qiáng)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(huì)逐漸變黃,，所以又叫黃磷,。也就是說(shuō)，黃磷產(chǎn)品只要用適當(dāng)?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(mén)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(lèi)似，黑磷具有諸多優(yōu)異特性,，故被稱(chēng)為比肩石墨烯的“夢(mèng)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(xué)領(lǐng)域也具有優(yōu)勢(shì)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(xué)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(jià)帶）頂部在同一位置,，實(shí)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(dòng)量（位置變化）,。這意味著黑磷和光可以直接耦合，這個(gè)特性讓黑磷成為未來(lái)光電器件（例如光電傳感器）的一個(gè)備選材料,�,？梢詸z測(cè)整個(gè)可見(jiàn)光到近紅外區(qū)域的光譜。

不過(guò)黑磷的研究和應(yīng)用才剛開(kāi)始,，其非線(xiàn)性光學(xué)特性被國(guó)內(nèi)外多家單位證實(shí)并應(yīng)用于超快激光的產(chǎn)生中,。可以預(yù)見(jiàn)不久的將來(lái),，它將成為“第二個(gè)石墨烯”,。

近期研究進(jìn)展：

2014年，一種類(lèi)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(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào)，具備一些石墨烯所不具備的特性,，故被視為一種新的超級(jí)材料,，引起了世界轟動(dòng)。

去年12月份由深圳大學(xué)——新加坡國(guó)立大學(xué)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(tuán)隊(duì)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(hào),。

今年3月,，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒、王懷雨研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(méi)有可能,。

今年6月,，深圳先進(jìn)院在二維材料領(lǐng)域取得新突破，固體所物質(zhì)計(jì)算科學(xué)研究室鄒良劍研究員與中國(guó)科技大學(xué)陳仙輝教授研究團(tuán)隊(duì)以及香港大學(xué)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(jìn)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(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員喻學(xué)鋒課題組與深圳大學(xué)教授張晗課題組合作,，在黑磷量子點(diǎn)的制備及超快光子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)展,。他們采用溶劑熱方法成功制備了一種超小黑磷量子點(diǎn)，并首次揭示了黑磷量子點(diǎn)材料的非線(xiàn)性光學(xué)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(duì)光線(xiàn)的分散效果確實(shí)非常好,，甚至優(yōu)于石墨烯。正因?yàn)槿绱�,，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(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室陳仙輝教授課題組與復(fù)旦大學(xué)張遠(yuǎn)波等教授課題組合作,，成功制備出具有幾個(gè)納米厚度的二維黑磷場(chǎng)效應(yīng)晶體管,。 

2016年3月，中科院發(fā)布消息稱(chēng),，深圳先進(jìn)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(guò)7000項(xiàng)專(zhuān)利，大部分被科技巨頭蘋(píng)果和索尼占有,。石墨烯可以說(shuō)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(zhuān)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(jì)上可利用的磷酸鹽類(lèi)礦物的總稱(chēng),，在工業(yè)上主要用于生產(chǎn)磷系肥料,，也可以用來(lái)制造黃磷、磷酸,、磷化物及其他磷酸鹽類(lèi)產(chǎn)品,。 

值得注意的是，磷礦石具有不可再生的特點(diǎn),。磷礦資源成因年代久遠(yuǎn),，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(kāi)發(fā)利用,，磷素隨著各下游加工產(chǎn)品的消費(fèi)領(lǐng)域分散到自然界中，不可再循環(huán)利用,，許多國(guó)家已經(jīng)將磷礦資源列為戰(zhàn)略資源,。 

投資標(biāo)的：  

（1）興發(fā)集團(tuán)(600141) 

優(yōu)勢(shì)：與中科院聯(lián)手研發(fā)黑磷。 

興發(fā)集團(tuán)已是國(guó)內(nèi)最大的磷礦資源企業(yè)之一,，目前公司磷礦石儲(chǔ)量約2億噸左右,；2015年公司磷礦石產(chǎn)量超過(guò)643萬(wàn)噸，具備制備黑磷的原料基礎(chǔ),。興發(fā)集團(tuán)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(shì)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(biāo)桿作用，積極搶占行業(yè)制高點(diǎn),，將對(duì)公司未來(lái)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(lái),，公司一方面在上游磷礦資源方面做進(jìn)一步儲(chǔ)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(chēng),，公司將出資籌建子公司開(kāi)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(diǎn),。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(jìn)技術(shù)研究院成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)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(fēng)險(xiǎn)：磷化工下游需求低迷；資源整合與磷化工精細(xì)化不達(dá)預(yù)期   

（2）澄星股份(600078) 

優(yōu)勢(shì)：公司已經(jīng)成為國(guó)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(xiāo)售，多年來(lái)推進(jìn)“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(shì)。 風(fēng)險(xiǎn)：產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn),、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)等