记者1日从东南大学获悉，该校物理学院教授王金兰团队联袂南京大学教授王欣然团队基于金属有机化学气相沉积技术，通过氧辅助策略精准调控生长动力学，解决了传统技术中碳污染、晶畴尺寸小、迁移率低等挑战，成功突破了6英寸过渡金属硫化物二维半导体单晶量产核心技术难题，为二维半导体产业化迈出关键一步。相关研究成果1月30日发表于国际学术期刊《科学》。
二维半导体的产业化制备长期以来面临两大挑战。一是需要大尺寸、低对称性的衬底作为外延模板，保证薄膜的定向生长；二是二维材料的原子级厚度使其对生长动力学极其敏感。
王金兰说，针对这些难题，团队在制备二维半导体的过程中引入氧气，创新设计材料生长的预反应腔结构，在高温下使氧气与前驱体充分预反应，这降低了反应过程的能量障碍，使前驱物反应速率提升约1000倍以上。
结果显示，新方案使二硫化钼晶畴的生长速率较传统方法大幅提升，晶畴平均尺寸从百纳米级提升至数百微米，并沿特定晶向有序排列，解决了二维半导体大面积均匀生长的量产化难题，还可以抑制含碳中间体的形成，从而彻底解决碳污染问题。
王金兰表示，这一成果标志着二维半导体单晶量产核心技术取得实质性突破，为其在集成电路、柔性电子及传感器等领域的规模化应用奠定了材料基础。
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