20160826-中国银河-石化化工行业_二维黑磷-下一代晶体管材料的潜在希望_11页_692kb

二维黑磷——下一代晶体管材料的潜在希望

核心内容

二维黑磷作为一种新型二维材料，因其独特的物理和化学性质，被视为下一代晶体管材料的有力候选。它具有直接带隙特性，能隙范围为0.3-2.0 eV，可根据层数调节，同时具备优异的光电响应性能和较高的电子迁移率（约1000 cm²/Vs），这些特性使其在多种电子和光电设备中具有广泛的应用前景。

主要观点

• 结构特性：黑磷有四种晶体结构，包括正交晶系、简立方晶系、三角晶系和无定型。其层内原子呈蜂窝状褶皱结构，与石墨不同。
• 性能优势：二维黑磷无论单层或多层均为直接带隙，光电响应覆盖可见光到近红外波段，电子迁移率优于MoS2，但低于石墨烯。
• 应用潜力：二维黑磷在场效应晶体管、光电元件、气体传感器、太阳能电池和黑磷量子点等领域具有显著的应用潜力。
• 稳定性问题：其表面状态极不稳定，尤其单层二维黑磷，易与水和氧发生反应，导致材料腐蚀。因此，表面披覆技术成为其广泛应用的关键。

关键信息

二维黑磷的制备方法

二维黑磷的应用前景

1. 场效应晶体管：二维黑磷具有带隙，可实现数字电路的逻辑开关功能，2014年已成功制备二维黑磷场效应晶体管。
2. 光电元件：其直接带隙特性使其能够高效地将电信号转换为光信号，适用于光电传感器、光伏转换元件和发光二极管。
3. 气体传感器：由于其高电子迁移率和对环境敏感，可能在气体检测方面优于石墨烯和MoS2。
4. 太阳能电池：可作为透明电极材料，替代高成本的ITO，提升电池性能。
5. 黑磷量子点：具有独特的量子效应，有望应用于电子学、生物成像、癌症光热治疗等领域。

表面稳定性问题

二维黑磷的表面极不稳定，尤其在单层情况下，易与大气中的水和氧发生反应，导致材料腐蚀。目前可通过隔绝水氧或披覆有机薄膜等方式提高其稳定性，但这些方法只能减缓老化，无法根本解决表面不稳定性问题。

主要风险因素

• 行业进展不及预期
• 技术进步不及预期

评级标准

• 行业评级：推荐、谨慎推荐、中性、回避
• 公司评级：推荐、谨慎推荐、中性、回避

分析师信息

• 裘孝锋：执业证书编号 S0130511050001
• 赵乃迪：执业证书编号 S0130516070001

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