近日，东南大学与南京大学联合攻关的二维半导体技术取得重大突破。由东南大学物理学院王金兰教授团队与南京大学王欣然教授团队共同研发的6英寸过渡金属硫化物二维半导体单晶量产技术，成功攻克了传统制备工艺中碳污染、晶畴尺寸受限、载流子迁移率低等关键瓶颈，相关成果已发表于国际顶级学术期刊《科学》。
随着集成电路特征尺寸逼近1纳米物理极限，以硅基材料为代表的传统半导体技术遭遇发展天花板。以二硫化钼为代表的二维过渡金属硫化物因其原子级厚度和优异的电学性能，被视为后摩尔时代最具潜力的替代材料。然而，该材料产业化长期面临双重挑战：其一，需要大尺寸、低对称性衬底作为外延模板；其二，原子级厚度导致生长过程对动力学参数极度敏感，难以实现规模化制备。
研究团队创新性地提出氧辅助生长策略，通过设计预反应腔体结构，在高温条件下使氧气与前驱体发生充分预反应。这一技术革新将反应活化能降低80%以上，使前驱体反应速率提升三个数量级。实验数据显示，二硫化钼晶畴尺寸从传统工艺的百纳米级跃升至数百微米级，且沿特定晶向呈现高度有序排列。该技术不仅解决了大面积均匀生长难题，更通过阻断含碳中间体形成路径，彻底消除了制备过程中的碳污染问题。
技术突破带来的性能提升显著：在6英寸晶圆上制备的二维半导体器件，其载流子迁移率较传统工艺提升5倍以上，开关比达到10⁸量级。这项成果为二维半导体在集成电路、柔性显示等领域的产业化应用奠定了关键技术基础，标志着我国在新型半导体材料领域取得重要进展。
