1 成果简介

黑磷是一种新型的二维材料，由于其较宽的可调控直接带隙、高载流子迁移率和优异的 各向异性光电性质，在电子学以及光电子学领域展现了巨大的应用潜力，成为“后石墨烯时 代”最受瞩目的二维材料之一。目前，黑磷主要由正交相体块单晶通过机械剥离或者液相剥 离得到。因而，高质量正交相黑磷体块单晶是获得这种新型二维材料的前提。传统的合成正 交相黑磷体块单晶方法包括超高压合成、基于金属汞或铋的催化合成等。这些方法要么依赖 于精密且昂贵的仪器（超高压装置），要么依赖于高毒性的金属做催化剂。同时，所获得的 正交相黑磷体块单晶产率不高，晶体的品质和尺寸仍有很大的提升空间。我们发展了一种正 交晶系黑磷体块单晶的制备方法，摒弃了传统方法对设备的苛刻要求，也无需高毒性的合成 原料，所获得的正交相黑磷体块单晶产率高（>90%），成本低，晶体质量好，尺寸大（毫米 级）。该制备技术契合当今社会提倡的“绿色化学合成”概念，所获得的正交相黑磷体块单晶 既能满足目前材料、物理、化学、电子、光电子等广大学术界对这类材料的供应需求，又能 推进其商品化和产业化进程。

2 应用说明

本技术以金属锡和单质碘作为矿化剂，以红磷作为前驱体，采用一种改进的化学气相传 输法，实现了以较低的成本和较高的操作安全性制备正交相黑磷体块单晶（下午）。整个制 备方法摈弃了传统的反应体系和工艺条件所带来的问题，实现高转化率的、毫米级的和高质 量正交相黒磷体块单晶的制备，从而满足众多高科技领域对高质量和低成本黑磷需求。

上图 正交相黑磷体块单晶

随着“后石墨烯时代”学术界和产业界对黑磷这种新型二维材料的日渐重视，正交相黒磷 单晶无论在国内市场还是国际市场都是供不应求。目前正交相黒磷单晶的最大供应商是 Smart-elements 和 HQ Graphene 这两家外国公司，仅作科研供应且价钱昂贵，每克约为 4000~5000 元。随着国内外对该材料的重视，每年的需求量将有一个很大的递增。因此，正 交相黒磷单晶的市场规模巨大，前景非常好。在中国国内，所需的正交相黒磷单晶主要来源 于进口，面临着价格昂贵、采购困难、货期长和手续繁琐等问题，这严重阻碍了针对该材料

的科学研究和产业的发展。本项目携手相关企业，瞄准正交相黒磷单晶国内外市场需求，将 这一低成本制备高质量正交相黒磷体块单晶的技术产业化，力争成为国内首家高质量正交相 黒磷单晶材料专业制造商。

4 合作方式

技术转让或合作开发，商谈。

5 所属行业领域

新材料领域。