继石墨之后,黑磷是迄今发现的第二种由一种元素组成的层状材料,层间为范德瓦尔斯相互作用。在后石墨烯时代,由于黑磷具有高空穴迁移率,高开关比,P型导电性以及直接带隙等优异性质,因此有很大的应用前景。在稀磁半导体的研究中d~0铁磁性由于不会发生团聚现象,具有重要价值,由于黑磷的众多优良性质,并具有与氮类似的最外层电子排布,具有d~0铁磁性潜质,因此在黑磷中引入磁性有着重要的研究意义。尽管少层黑磷（FLBP）具有出色的电学性质,但是在空气中非常容易发生腐蚀,所以在FLBP器件中获得大幅提高的载流子迁移率,同时获得结构与性质的稳定性是十分具有挑战性的。本文紧跟国际研究前沿,通过合理的实验设计,制备了具有可调饱和磁化强度的氧化黑磷和稳定高迁移率的双极性FLBP,在磁学和电学领域具有重要的应用前景。本文的主要结论如下:1、表面磷氧键诱发的氧化黑磷d~0铁磁性。我们通过电化学方法对黑磷进行氧化处理,X射线衍射（XRD）测试证实了电化学氧化的处理过程没有改变黑磷的单晶结构,X射线光电子谱（XPS）和拉曼光谱的测试证实了氧化程度依赖于氧化时间,超导量子干涉仪（squid）测试证实了这个依赖于表面磷氧键浓度的d~0铁磁性。最后,通过第一性原理研究证实了观测到的铁磁性的诱因是氧原子和磷原子的p轨道自旋极化。这个自旋极化是由桥键氧和悬键氧杂质带来的。交换相互作用类型符合束缚磁极子模型。这一结果为氧化黑磷表面磷氧键引发的d~0铁磁性提供了可靠的实验佐证,也为黑磷磁学领域的应用提供了重要的实验基础。2、高迁移率双极性磷烯场效应管。在目前的FLBP研究中存在两个问题,一个是空气中放置时极易发生腐蚀,大大影响了研究和应用。另一个是目前获得的最高空穴迁移率984 cm2 V-1 s-1远低于理论预测中的值。因此我们猜测是否存在着一些未知的缺陷降低了迁移率。通过在超高真空中对黑磷进行机械剥离,并使用扫描隧道显微镜对剥离的黑磷表面进行了原子分辨的观测,发现了随着观测电压变化的缺陷图像。结合理论计算,我们认为观测到的缺陷是在黑磷生长过程中引入的晶格氧,在这个发现的基础上,采用了氢化和磷化的方法来去除晶格氧以及机械剥离和氢化处理带来的磷空位。一系列的测试证实氢化磷化的处理方法保持了少层黑磷的单晶结构,并带来了稳定的高迁移率,分别为空穴的1374 cm2 V-1 s-1以及电子的607 cm2V-1 s-1,测试温度为2 K。当把样品在空气中存放3天之后,迁移率仅有小幅降低,分别是空穴的1181 cm2 V-1 s-1和电子的518 cm2 V-1 s-1,与此同时,在样品的表面没有出现明显的腐蚀现象。这一研究揭示了磷烯空气中腐蚀的机理,并给出了获得稳定高迁移率双极性磷烯的方法,可望推动磷烯电学应用领域的发展。