当今在石墨烯产业蓬勃发展之际，一种有望超越石墨烯的“梦幻材料”被发现。这种材料称之为黑磷，是一种二维单晶结构材料，具有诸多优异特性。目前，国际有关黑磷材料的研究已取得阶段性成果，不久的将来有望进入工业化应用阶段。
图 比肩石墨烯的梦幻新材料——黑磷
黑磷是磷的一种同素异形体，结构上有块状和二维单晶结构2种。目前正在研究的可与石墨烯媲美的“梦幻材料”为二维单晶结构黑磷。黑磷单层二维单晶称为磷烯，
黑磷二维单晶片层由双层原子组成，厚度为一个原子，具有天然带隙，与硅有较好的相容性。黑磷的直接带隙可随层数调节，可在绝缘和导电2种状态中转换，加上黑磷电子迁移速度快，有望在光电领域得到广泛应用。而且，黑磷的直接带隙使其光学性能优越，可以和光直接耦合，构筑新一代光电器件。黑磷还具有独特的力学、电学和热学各向异性，在多个领域展现出巨大的应用潜力。
黑磷的致命缺陷是缺乏稳定性。当接触水和氧气时，黑磷片层会在极短时间内氧化进而降解。这一缺陷极大地限制了黑磷的研究和工业应用。
近两年来，国内外在黑磷（主要指磷烯）结构性能、制备与应用方面己经取得很多研究成果。在制备方面主要有机械剥离法、液相剥离法及化学合成法。机械剥离方法可对磷烯的厚度进行控制但难以获得特定尺寸的磷烯；液相剥离法则可获得晶体结构完整、没有缺陷、一维尺寸可控的薄层磷烯；化学合成法则可制备出高纯度、大尺寸磷烯，且制备周期短，这是以上两种方法难以达到的。
黑磷作为一种新的二维材料，被视为能解决石墨烯性能上存在的一些问题的材料。黑磷具有独特的几何及电子结构和优异的性能，在晶体管、传感器、太阳能电池及光电子器件等领域应用前景广阔。
1场效应晶体管
磷烯是一种带隙值为2eV的直接带隙半导体，且其带隙的大小可通过改变原子层数来调节，磷烯具有高的载流子迁移率，为磷烯场效应晶体管的实现提供了理论依据。2014年，复旦大学的张远波团队利用少层磷烯实现了高速场效应管的应用尝试，为研究黑磷的广泛应用拉开了序幕。
近两年，有研究人员研究了Si/SiO2基体上的薄层磷烯晶体管的载流子迁移率，发现室温下磷烯场效应晶体管的载流子迁移率达300平方厘米/(伏·秒)。研究人员又对薄层磷烯场效应晶体管的性能研究发现，晶体管的载流子迁移率与磷烯厚度有关，当磷烯厚度小于10纳米时载流子迁移率可达1000平方厘米/(伏·秒)。薄层磷烯是一种在电子器件领域极具应用潜力的二维材料。
2光电子器件
由于黑磷是带隙较窄的直接带隙P型半导体，因此在光学和光电子领域具有很大的应用前景。研究人员对磷烯的各向异性光学性能进行第一性原理研究表明，磷烯能吸收包括红外光和部分可见光沿扶手椅方向的偏正光，并透射沿锯齿方向的偏正光，这使得该材料在线性偏振器方面具有潜在应用价值。研究人员还通过采用原位表面掺杂技术研究K掺杂磷烯后其带隙的变化，结果表明磷烯在制备光电子器件方面确实是一种很有前途的材料。
3生物应用
具有二维层状结构的超小黑磷量子点作为另一种形式的二维材料展现了独特光学属性，同时因为磷是生物体内必须的元素，使其在生物医学领域的应用具有无可比拟的优势。研究人员采用联合探头超声和水浴超声的液态剥离法制备了黑磷量子点，该超小黑磷量子点展示了优异的近红外光学性能和良好的生物相容性，并能显著杀死肿瘤细胞，拥有作为高效光热剂用于癌症治疗的巨大潜力。
4光通信领域
2016年6月，美国国家科学基金会授予阿肯色大学物理学家46.7万美元基金，用于研究超薄材料黑磷在光通讯领域的潜力。该项目将针对黑磷激子（半导体吸收光后，电子就会朝着能量向上移动，并留下一个空穴，电子和空穴结合，形成激子）进行建模并观察它的行为，从而实现在激子消失前对其操控的可能性。
黑磷是2014年由美国和中国的研究小组发现的一种新型梦幻材料。目前，国内外研究人员在黑磷材料的理论基础、制备工艺和应用探索方面已取得阶段性研究成果，为黑磷技术走向工业化应用奠定了基础。
1国外进展
美国率先在黑磷研究与应用领域开展工作，斯坦福大学、西北大学、普渡大学、内布拉斯加大学等研究机构的研究人员先后在黑磷结构性能、制备和应用领域取得重要进展，
