二维材料是指由单个原子层或几个原子层构成的材料,因其低维效应而在半导体领域得到广泛深入的研究。黑磷,是一种与石墨烯类似的新型和新兴的二维半导体材料。不同于石墨烯的零带隙特性,黑磷拥有随层数连续可调的直接带隙,且带隙覆盖可见光到近红外波段的宽频带。同时,黑磷还具有较高的载流子迁移率和较大的面内各向异性。综上,黑磷具有优异的光学性能和电学性能,在半导体器件中具有良好的应用前景。本论文首先研究了二维黑磷材料及黑磷薄膜的制备与表征,然后制备了黑磷薄膜场效应晶体管,并通过对其转移和输出特性曲线的测试与分析来探究器件的电学性能。本论文的主要工作内容如下:首先介绍了二维材料的概念以及二维半导体材料的发展历程。通过对典型的二维半导体材料光电特性的横向对比,阐明选择黑磷作为本工作研究对象的意义,并对黑磷的晶体结构及其在半导体器件中的应用进行了简要介绍。然后通过对常见的二维半导体材料的各种制备方法及表征手段的详细介绍,为本工作中二维黑磷材料的制备和表征提供了可借鉴的实验设计思路。本论文主要采用超声辅助液相法制备了二维黑磷材料。通过光学显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱以及紫外可见吸收光谱等多种表征手段对二维黑磷的微观结构和材料性能进行了表征与分析,并探究了不同液相剥离介质、超声时间、超声频率和离心转速等因素对黑磷尺寸大小和形貌的影响,最终获得了二维黑磷材料的最佳制备条件。接着,采用溶液滴注法制备了黑磷薄膜场效应晶体管。首先探究了退火温度对黑磷薄膜的表面形貌影响,发现50℃真空退火2 h的条件下黑磷薄膜的表面粗糙度最低,成膜质量高。接着对器件的转移和输出特性曲线进行了测试与分析,发现本工作中制备的黑磷薄膜场效应晶体管表现出典型的p型场效应特性,且各项电学性能较为优异。最后,提出了优化黑磷薄膜制备工艺和器件结构参数的可行性方法,为后续探究黑磷薄膜材料在半导体器件中的应用与开发提供了思路。