二维半导体材料因其独特的物理性质和广阔的应用前景，成为当今材料科学和微电子领域的研究热点；然而，从实验室研究迈向产业化应用的过程中，二维半导体有长期难以解决的技术瓶颈。 据东南大学物理学院教授王金兰介绍，二维半导体产业化制备主要面临两大核心难题。其一，需要寻找大尺寸、低对称性的衬底作为外延生长的模板，以确保薄膜能够沿特定方向有序生长；其二，由于二维材料厚度仅为原子级别，其对生长过程中的动力学条件极其敏感，微小的工艺参数变化都可能导致生长质量严重下降。这两大难题长期制约着二维半导体的大面积均匀制备和规模化生产。 针对上述瓶颈，东南大学王金兰团队与南京大学王欣然团队联合开展攻关。研究团队创新性地在二维半导体制备过程中引入氧气参与反应，并设计了新型的预反应腔结构。在高温条件下，氧气与前驱体物质充分进行预反应，此策略有效降低了后续反应的能量障碍，使前驱物的反应速率相比传统方法提升了1000倍以上。 通过氧辅助策略的精准调控，研究团队在二硫化钼的制备中取得了显著成效。晶畴的生长速率大幅提升，平均尺寸从传统工艺的百纳米级跃升至数百微米级，并能够沿特定晶向实现有序排列。这一突破不仅解决了二维半导体大面积均匀生长的难题，还有效抑制了含碳中间体的形成，从根本上消除了长期困扰该领域的碳污染问题。 该研究成果已于1月30日在国际顶级学术期刊《科学》上发表，标志着我国在二维半导体领域的基础研究和技术创新取得了重要进展。业界专家认为，这一突破意义在于重要的科学意义和应用价值。二维半导体材料因其优异的电学性能和机械柔性，在下一代集成电路、柔性电子器件、新型传感器等领域具有广泛的应用潜力。该技术的成功突破为这些领域的产业化应用提供了坚实的材料基础。 从产业发展角度看，该成果更加深远。当前，全球半导体产业正面临摩尔定律逼近物理极限的挑战，二维半导体作为超越传统硅基芯片的重要方向，已成为各国科技竞争的焦点。我国在这一领域取得的突破，有助于抢占未来产业发展的制高点，增强我国在新一代信息技术领域的竞争力。
从实验室样品到晶圆级量产，跨越的不只是尺寸，更是对复杂过程的可控能力。围绕生长动力学的精准设计与洁净化控制，是新材料走向规模应用的核心路径。面向未来，只有在材料、装备、工艺与应用验证之间形成闭环协同，才能把阶段性突破转化为稳定的产业能力，为新一代信息技术与新型电子器件发展夯实基础。