图 所制得黑磷纳米带的形貌（a-c）及其场效应晶体管（d-f）和光电探测器（g）的性能
在国家自然科学基金项目（批准号：62475151、62074098、61622404）等资助下，上海交通大学陈长鑫教授团队在具有近原子级光滑边缘和明确边缘取向的高质量窄型黑磷纳米带的制备及其高性能场效应晶体管和光电探测器研究方面取得进展。研究成果以“具有近原子级光滑边缘和明确边缘取向的高质量窄型黑磷纳米带（High-quality narrow black phosphorus nanoribbons with nearly atomically smooth edges and well-defined edge orientation）”为题，于2025年9月2日发表于《自然•材料》（Nature Materials）期刊上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02314-7。
黑磷因其优异的电学特性被认为是新一代电子器件的理想构建材料。为实现逻辑应用所需的带隙（通常大于0.5 eV），理论上需要将二维BP厚度控制在五层以内。然而，制备少层、大面积的二维黑磷仍极具挑战性。一维窄黑磷纳米带（BPNRs）因其量子限域和边缘效应可呈现更大且可调的带隙，成为替代方案。而如何高效地制备尺寸与结构可精确控制的高质量黑磷纳米带成为亟待解决的问题。
针对上述难题，该研究团队提出了一种通过声化学剥离法高效制备高质量、窄宽度、清洁黑磷纳米带的方法。该方法以沿扶手椅方向具有略微扩大晶格参数的块体黑磷晶体为原料，在优化超声条件下成功实现了产率高达约95%的BPNRs制备。所制得的纳米带宽度集中在32 nm，最窄可达1.5 nm。其边缘近乎原子级平滑，且边缘取向明确，宽度小于340 nm的BPNRs均呈现锯齿形边缘。研究发现，BPNR的带隙随宽度减小而增大，带隙值从83 nm时的0.28 eV逐渐上升至13 nm时的0.64 eV。制得的石墨烯接触场效应晶体管可实现1.7×106的开关比和1506 cm2 V-1 s-1的迁移率。这种器件也可被用作光电探测器，器件在0.5 V偏压下实现了11.2 A/W的高响应度和1.1×1011 cm Hz1/2 W-1的比探测率。
该研究成果为制备具有高质量和明确边缘结构的黑磷纳米带开辟了一条新的途径，建立了块体黑磷晶格预应力与锯齿型边缘黑磷纳米带的形成之间的机理联系。为此类纳米带在未来纳米电子与光电子技术的规模化集成奠定了基础。