近年来,二维材料以其独特的晶体结构以及优异的物理或者化学性质,在许多领域都得到了广泛的研究和应用。相对于零带隙的石墨烯或者宽带隙的过渡金属硫族化合物,黑磷(BP)是一种直接带隙的半导体材料并且其带隙可以由层数调控(其中单层1.73 eV,块材0.3 eV)。黑磷具有良好的电输运性质,室温下的空穴载流子迁移率超过了1000 cm2V-1s-1,同时其独特的光学性质和各向异性等也使得黑磷在许多领域如电子器件、光学器件、传感器、储能甚至生物医学等都有潜在的应用价值。高性能黑磷器件的开发和应用离不开高质量黑磷的可控生长,而对黑磷进行能带调控则可以拓展其应用范围。鉴于此,本文针对黑磷的可控生长、掺杂及其光/电性能开展研究,具体研究内容如下:(1)在衬底上生长高质量的黑磷晶体。我们通过矿化物辅助气相传输(CVT)的方法分别在镀金衬底上生长出了高质量的黑磷块材和黑磷薄膜,研究了其电学与光学性质。(2)揭示黑磷在衬底上的生长机理。通过研究黑磷的生长过程,了解了Au3SnP7作为成核点的重要意义,并寻找到了缺失的一维黑磷,为我们在衬底上直接生长大面积层数可控的黑磷薄膜奠定了实验基础。(3)对黑磷进行能带调控。通过矿化物辅助化学气相传输的方法生长出了原子比例可控、带隙可调的高质量黑砷磷晶体,并作为可饱和吸收体应用于超快脉冲光纤激光器中,实现了稳定的调Q脉冲输出。(4)其他磷系二维材料的拓展应用。利用两步化学气相传输的方法生长出了高质量的单晶FePS3薄片,同样作为可饱和吸收体应用于超快脉冲光纤激光器中,实现了稳定的单波长和双波长调Q脉冲输出。