南京大學與東南大學科研團隊在二維半導體領域取得重大突破,開發出氧輔助金屬有機化學氣相沉積(oxy-MOCVD)技術,成功攻克產業化制備中的關鍵動力學難題。該成果于國際權威期刊《科學》發表,標志著我國在下一代半導體技術競爭中邁出關鍵一步。
二維半導體因其原子級厚度特性,在埃米級集成電路等領域具有廣闊應用前景,但產業化進程長期受制于兩大瓶頸:外延襯底制備與生長動力學控制。2025年10月,研究團隊曾通過"稀土原子點石成晶"技術實現大尺寸、低對稱性襯底的突破,解決了外延模板定向生長難題。此次研究則聚焦于生長動力學優化,針對傳統MOCVD技術存在的晶疇尺寸小、生長速率低、碳污染嚴重等問題展開攻關。
科研團隊創新性地提出雙管齊下的解決方案:首先采用無氫、低碳的二硫化碳(CS?)替代傳統硫源,從源頭減少雜質引入;進而開發oxy-MOCVD技術,通過引入氧氣與前驅體在高溫下預反應,生成高純度、高活性的反應中間體。實驗數據顯示,新反應路徑的能壘從2.02電子伏特降至1.15電子伏特,動力學速率顯著提升,同時有效抑制含碳中間體形成,為大面積高質量二硫化鉬(MoS?)薄膜的外延生長奠定基礎。
該技術與前期"點石成晶"技術形成完整技術體系,構建了"襯底工程+動力學調控"的二維半導體產業化路徑。研究團隊通過精準調控生長動力學參數,實現了晶疇尺寸的指數級增長和生長速率的數量級提升,碳污染濃度降低至傳統方法的百分之一以下。這些突破為二維半導體在高性能芯片、柔性電子等領域的規模化應用掃清障礙,有望推動我國在半導體技術迭代中占據先機。






















