电子信息制造业是重要的战略产业,而其基础为半导体的研发与制造,但以硅为代表的第一代半导体与以砷化镓为代表的第二代半导体在其各个应用领域的性能已经逼近其物理极限。在这样的背景下,研究具有高迁移率、高热导率、宽带隙及能在恶劣环境中工作的新型半导体变得尤为重要。磷化硼(BP)是具一种性能优异的候选材料,有着高于其他常见半导体的硬度、高于银与铜的热导率和优异的稳定性。然而,其制备方面的困难限制了人们对它的研究。本课题中,合成了百微米级BP单晶,有着闪锌矿结构并且是透明的,具有2.1 eV的适中带隙。我们的实验结合第一性原理计算,揭示了该化合物存在非常大的应变硬化,因而有着出乎意料的37 GPa渐进硬度,接近超硬材料的40GPa阈值,是迄今为止,除金刚石与立方氮化硼以外,已知的半导体中的最高硬度。基于第一性原理计算,我们阐明了BP在拉伸和剪切变形下的断裂机制,从理论上发现其与亚稳六方相的形成有关。通过进一步的光谱研究,发现其在13 GPa下发生了异常的电子跃迁,导致BP的共价性逐渐增强。此外,本课题还详细介绍了声子辅助的光致发光过程和光泵浦产生707 nm红激光的现象。该课题的结果使得BP可成为其它超硬材料作为高功率激光设备的参照。