二维晶体即厚度在一个原子层到几十纳米之间的薄膜晶体，因其独特的二维结构，优异的电学、光学、磁学特性而受到了科学家们的广泛关注。在众多的二维材料中黑磷，凭借其宽带可调的直接带隙，较高的载流子迁移率和开关比，在问世之初就吸引了众多科研人员的瞩目。近日深圳大学的张晗教授团队与苏州大学的鲍桥梁教授、李绍娟老师合作，受邀撰写关于二维黑磷的制备方法以及其机理的综述。

黑磷是磷单质在常压下最稳定的一种同素异形体，它的晶体结构早在1935年就通过X射线衍射的方法确定。现在，该材料迎来了复兴，不同于石墨烯等材料，黑磷有着独特的各向异性结构，而这也能在一定程度上解释黑磷为什么在机械性能、电学性质、光学性质等众多方面都有不俗的表现。黑磷的性质十分优异，因此摸索出一套成本低、产量高、质量好的黑磷大规模制备方法具有现实意义。制备出高品质二维黑磷的第一步是得到黑磷单晶。在早期，黑磷单晶的制备需要高温高压的条件，成本高而且危险性高。经过多年的研究，目前人们已经发展出Bi溶液制备法、化学气相输运制备法、机械铣削制备法等多种可以在常压下完成的黑磷晶体制备方法。这些方法各有优劣，但是从如今市场上黑磷晶体昂贵的价格可以看出，现有的黑磷单晶制备手段还不够成熟，有待进一步降低成本。

与石墨烯类似，二维黑磷最初也是通过机械剥离法制得。这种方法获得的片层大、晶格缺陷少，因此广泛应用于二维材料的制备中。传统的机械剥离法主要是利用特定的胶带从块体的黑磷上剥离二维黑磷，然后再将其转移到硅片上。考虑到这种方法制得的黑磷，表面会粘有粘合剂，有人便对此做出了一定的改进。首先，利用胶带剥离出二维黑磷，然后将含有二维黑磷的胶带轻压在基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的基板上并快速剥离。最后，通过将PDMS基板与新的受体基板温和接触并缓慢剥离（大约5-10分钟，从表面完全剥离印模）得到转移好的二维黑磷。值得注意的一点是，由于黑磷本身在空气中极不稳定，剥离黑磷的过程应该在手套箱中进行，或者在剥离过程中利用有机溶剂帮助黑磷隔绝空气。机械剥离法得到的晶体质量较高，但是难以大批量可控制备。通过第一性原理的方法计算二维黑磷的表面能，发现它可以通过液相剥离的方法制备，因此，也有很多研究人员采用液相剥离法制备二维黑磷。当溶剂与黑磷之间的粘性大于溶液的内聚能时，剥离较为容易。文章总结了不同溶剂剥离黑磷的方法，大体上说，很多溶剂都可以用于黑磷的液相剥离，但是具体采用哪一种，还要考虑应用的条件。通常使用较多的剥离溶剂是异丙醇（IPA）与N-甲基吡咯烷酮（NMP），但是也有人利用去氧水剥离得到了黑磷。另外苄腈、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、离子液体等多种溶剂在剥离黑磷时也各有优势。液相剥离主要通过探头超声、水浴超声、提供剪切力等方式提供能量将块体黑磷剥离出二维结构，同时通过引入OH-离子等方式提升剥离的效果。由于在溶剂中液相剥离得到的黑磷产量较大，有利于转移和保存，因此这种方法应用较为广泛。除了上述两种较为广泛的方法以外，提供等离子体减薄和激光脉冲沉淀等方法，也可以得到质量较高的单层黑磷。

目前黑磷工业应用的瓶颈主要还是在于它的不稳定性，人们的研究表明，黑磷主要是容易与氧气反应，而水的存在则会加速这一过程。因此，目前提高黑磷稳定性主要通过隔绝黑磷与氧气的接触，具体的操作方法有很多，包括Al2O3对黑磷的封装，石墨烯、六方氮化硼钝化已经黑磷表面提高Ti取代形成氧化膜等。相关论文以封面形式发表在Advanced Science 上。

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