二维半导体过渡金属硫化物（TMD）是一种厚度超薄的材料，能够用于缩减器件通道的尺寸。TMD材料为突破半导体技术的<1 nm尺寸极限提供解决方案。

二维半导体TMD沟道材料的关键挑战是如何在单晶绝缘基底上大批量生长，并且实现空间均一性和优异电气性质。目前的相关研究发现通过在精心设计切角的基底的蓝宝石衬底c-plane上能够外延生长晶圆尺寸单晶二维TMD。人们推测台阶边缘结构打破了成核的简并能量，从而生长得到无接缝缝合的单方向生长单晶纳米片。

有鉴于此，深圳大学时玉萌、香港大学李连忠、Yi Wan、东京大学Vincent Tung等报道发现生长过程受到更加重要的条件影响，二维TMD晶粒与暴露的O-Al原子面之间的相互作用导致形成能量最低的TMD-蓝宝石结构。

主要内容

（1）

通过蓝宝石基底的c-plane结构重构，形成单一原子构成的晶面就能够进行单层TMD单晶外延生长，无需形成台阶表面结构。电气实验结果验证了单层TMD的均一性。

（2）

本文研究结果解决了长期以来难以进行二维TMD单晶大批量生长的困难。而且，通过在蓝宝石基底生长钙钛矿的实验同样验证该研究发现的正确性。

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Jui-Han Fu, Jiacheng Min, Che-Kang Chang, Chien-Chih Tseng, Qingxiao Wang, Hayato Sugisaki, Chenyang Li, Yu-Ming Chang, Ibrahim Alnami, Wei-Ren Syong, Ci Lin, Feier Fang, Lv Zhao, Tzu-Hsuan Lo, Chao-Sung Lai, Wei-Sheng Chiu, Zih-Siang Jian, Wen-Hao Chang, Yu-Jung Lu, Kaimin Shih, Lain-Jong Li, Yi Wan, Yumeng Shi & Vincent Tung, Oriented lateral growth of two-dimensional materials on c-plane sapphire, Nature Nanotechnology 2023

DOI: 10.1038/s41565-023-01445-9

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01445-9