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北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习报告北京科技大学材料科学与工程学院博士生《材料科学与工程选论》学习报告报告题目：新型二维晶体材料——黑磷烯学号：作者：越迷贝贝导师：专业名称：材料科学与工程北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习报告2016年5月8日北京科技大学材料科学与工程学院博士研究生《材料科学与工程选论》课程报告初审表姓名出生年月性别男学号指导教师专业材料科学与工程选论报告题目新型二维晶体材料——黑磷烯博士论文的选题方向高流速下缓蚀剂的缓蚀行为和缓蚀机理研究硕士学位论文的题目O2含量对缓蚀剂的作用效果的影响研究材料学选论报告自审内容自审评定（划勾选择）本选论报告的选题及论述内容的意义、新颖性、先进性等优良一般本选论报告题目与本人硕士及博士论文研究方向相同/相近的程度不相近相同或相似本选论题目及内容是否过于宏观、过于传统、或过于一般化否是本选论报告中科普、新闻、概念、定义等内容量是否超过20%不超过超过本选论报告内容具备的创意、新颖性或理论深度大/深一般本选论报告反映本人对其所涉领域了解和掌握的程度优良一般参考文献选取（一定要亲自读过！）和引用符合本课程要求的程度优良一般书面报告的撰写、编排、论证、陈述、表达水平优良一般北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习报告书面报告整体质量、符合课程大纲要求的程度优良一般学生自审总成绩（划勾选择）优良中一般参考文献统计文献总数（30）2013年以来文献数（51%）外文文献数(32%)著作类文献数(10%)3430240本人郑重声明：所呈交的本报告是我个人通过自行收集并均亲自读过有关文献进行研究分析取得的成果。尽我所知，报告中所引用的其他人已经公开或未公开发表的研究成果均已特别加以标注和致谢，报告及文献著录的格式等均已按照本课程的规范要求进行过认真核对。博士生签字：导师审查意见：导师签字：年月日北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习报告I目录摘要....................................................................................................................IAbstract.................................................................................................................II1引言....................................................................................................................12二维晶体材料的发展........................................................................................22.1二维晶体材料的发展背景......................................................................22.2二维晶体材料的优越性..........................................................................43黑磷烯的性能....................................................................................................63.1黑磷烯的晶格结构.................................................................................63.2黑磷烯的表征..........................................................................................73.3黑磷烯的带隙.........................................................................................83.4黑磷烯的各向异性...............................................................................113.5黑磷烯的光子学特性...........................................................................134黑磷烯的制备..................................................................................................154.1机械剥离法...........................................................................................154.2液相剥离法...........................................................................................174.3化学合成法...........................................................................................195黑磷烯的应用..................................................................................................215.1场效应晶体管.......................................................................................215.2其他应用...............................................................................................246发展与展望......................................................................................................27参考文献..............................................................................................................29北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习报告-I-摘要随着信息技术的不断发展，传统三维半导体材料即将到达瓶颈。而新型二维晶体材料——黑磷烯很有希望替代传统半导体材料。作为刚发现的一种二维晶体材料，黑磷烯的研究仍然处于起步阶段。本文综述了黑磷烯拥有的独特性能，现有的制备方法及可能的应用领域等。黑磷烯具有褶皱蜂窝状结构，其二维晶体结构类似石墨烯，非常稳定。黑磷烯具有直接带隙，且其带隙能随着黑磷烯的层数改变而在0.3eV-2eV之间改变。因为其独特的晶体结构，黑磷烯在光学、电学及力学方面都有不同于其他二维晶体的各向异性。黑磷烯的制备目前主要有3种方法，包括机械剥离法、液相剥离法和化学合成法。由于黑磷烯优异的各项性能，使得它在场效应晶体管及光电设备等方面都有非常广阔的发展前景。但是，黑磷烯的大规模应用目前来看还需努力。因为黑磷烯存在两大问题：其一，在空气中非常不稳定，容易老化；其二，目前的制备方法仍然无法大规模低成本地制备出可供工业应用的黑磷烯。关键字：二维晶体材料，黑磷烯，半导体，性能，制备北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习报告-II-BlackPhosphorene，aNewKindof2-DCrystalMaterialAbstractAsthedevelopmentofinformationtechnology,thedevelopmentoftraditional3-Dmaterialswillreachthebottlenecksbeforelong.Thenewkindof2-Dcrystalmaterial,blackphosphorene,isregardedasanalternativetothetraditional3-Dmaterials.Blackphosphorenewasdiscoveredintherecentyears,andtheresearchofblackphosphoreneisstillinitsinfancy.Thispaperreviewstheuniqueproperties,thepreparationmethodsandthepossibleapplicationareasofblackphosphorene.Blackphosphorenehasadirectband-gap,whichrangesfrom0.3eVto2eVasthelayerchanges.Becauseofthespecialcrystalstructure,blackphosphorenedisplaysanisotropicinoptical,mechanicalandelectricalproperties.Heretofore,thereare3kindsofpreparationmethodsofblackphosphorene,includingmechanicalexfoliation,liquidexfoliationandchemicalsynthesis.Itisacknowledgedthatblackphosphorenecanplayabigroleinthefieldoffieldeffecttransistor(FET)andphotoelectricequipmentbecauseofitsexcellentperformances.However,manyworksremaintobedoneforthepracticalapplicationofblackphosphorene.Moreattentionshouldbepaidtotwoproblems:firstly,blackphosphoreneisnotstableintheairanditiseasytoaging;secondly,blackphosphoreneisdifficulttoputintomassproductionbycurrentreparationmethods.Keywords:2-Dcrystalmaterial,Blackphosphorene,Semiconductor,Property,Preparation北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习报告-III-北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习报告-1-1引言从石器时代到青铜时代、铁器时代，再到现代的信息时代，人类社会文明的发展史从某个意义上来说也是一部材料的进化史。在当今这个信息化时代，人们每时每刻都离不开各色各样的电子产品。而半导体器件作为电子产品的“核心”器件，对于半导体材料的要求也越来越高。传统的三维晶体材料随着不断的开发，由于其本身的特性限制，可以预见在不久的将来就会到达瓶颈。而随着石墨烯、过渡金属硫化物等二维晶体材料的不断研究开发，二维晶体