黑磷是新型二维半导体材料,可以有效的填补二维材料中零带隙石墨烯以及宽带隙的二硫化钼之间的空缺。在本论文中,我们将对黑磷MOS型场效应晶体管以及隧穿型场效应晶体管的器件结构、电子输运特性以及其构成电路性能进行分析。采用量子输运理论,基于非平衡格林函数和泊松方程自洽求解的方法,研究了场效应管的关键参数对于其输运特性的影响。通过本课题的研究,能够为将来黑磷场效应管的器件和电路设计提供理论依据。主要研究内容包括以下几个方面:（1）首先,研究了黑磷MOS型场效应晶体管（BP-FET）的基本输运特性,以及温度、器件尺寸、掺杂浓度对于BP-FET的输运特性的影响。研究结果表明:随着BP-FET栅长的增加,器件的关态电流越来越小、开关电流比越来越大,以及亚阈值特性有较好的改善;BP-FET在源漏区掺杂摩尔分数为0.006处取得了最高的开关电流比以及较低的关态电流;BP-FET在低温环境中具有良好的开关电流特性。（2）其次,研究了黑磷隧穿型场效应晶体管（BP-TFET）的输运特性。对不同氧化层介电常数、栅长、温度以及源漏区掺杂浓度对于器件输运特性的影响进行研究,并与二硫化钼隧穿型场效应管（MoS₂-TFET）的输运特性进行对比分析。研究结果表明,当栅长为6nm时,BP-TFET具有较低的关态电流以及较高的开关电流比,当栅长大于此尺寸时,BP-TFET对于栅长的变化不会产生明显变化;在掺杂摩尔分数为0.006时,BP-TFET的电学特性最为良好;BP-TFET在低温100K时取得最小的关态电流以及最高的开关电流比,在常温300K时具有最低的接近于理想值的亚阈值摆幅;MoS₂-TFET的开态电流受温度变化的变化幅度高于BP-TFET、在常温300K的情况下,两种器件的开关电流相近;BP-TFET的开态电流受栅长变化的影响较大。MoS₂-TFET在栅长为4nm、8nm时开态电流均大于BP-TFET的开态电流;当介电常数为29时,BP-TFET的开关电流比略小于MoS₂-TFET。本节提出了一种源漏区非对称掺杂策略,通过漏区的轻掺杂实现了更低的关态电流和更高的开关电流比,并通过电势分析了其物理机制。（3）最后,将BP-TFET运用到多种电路中以验证其逻辑功能的正确性。在构成的反相器电路中,对器件的性能进行综合性的评价,分析了电路的延迟、功率、PDP等。可以发现,在器件掺杂摩尔分数为0.005时PDP最低;当器件栅长为10 nm时,结合功耗和PDP可以发现器件性能最优。