摘要：2025年1月10日，北京科技大学张跃院士、张铮教授在国际顶级期刊Nature Materials发表题为《Two-dimensional Czochralski growth of single-crystal MoS2》的研究论文，姜鹤、张先坤教授、Kua

大规模生产单晶二维（2D）过渡金属二硫族化物是制造下一代集成电路的先决条件之一。二维材料晶圆级高质量结晶度的当代策略集中于合并单向排列、不同尺寸的域。

然而，平移晶格的不完美融合区域会带来高缺陷密度和低器件均匀性，这限制了二维材料的应用。

2025年1月10日，北京科技大学张跃院士、张铮教授在国际顶级期刊Nature Materials发表题为《Two-dimensional Czochralski growth of single-crystal MoS2》的研究论文，姜鹤、张先坤教授、Kuanglei Chen、Xiaoyu He为论文共同第一作者，张跃院士、张铮教授为论文共同通讯作者。

张跃，北京科技大学前沿交叉科学技术研究院教授、院长，中国科学院院士（2019），发展中国家科学院院士（2022），英国皇家化学会会士（2015），国家杰青，北京大学特聘客座教授。

1958年出生，1993年获博士学位，1995年任教授，2000-2003年受Anthony Mason Fellowship、JSPS和国家留学基金委资助在澳大利亚、日本、美国进行合作研究，是国家重大科学研究计划和重点研发计划项目首席科学家。

张跃院士主要从事低维半导体材料及其服役行为的研究，致力于将低维半导体材料前沿研究和国家重大需求相结合，在信息、能源和传感领域关键材料与器件应用的基础理论、制备技术和工程应用方面做出了系统性、创新性重要贡献。

他在Nature、Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Energy、Nature Electronics等国内外期刊上发表SCI论文450余篇；撰写出版中文专著8部、英文专著5部。获授权专利100余项；以第一完成人获国家自然科学二等奖1项、省部级科技成果一等奖3项、省部级教学成果一等奖2项。

张铮，北京科技大学前沿交叉科学技术研究院教授、副院长，国家杰青，国家万人计划青年拔尖人才，国家重点研发计划首席科学家，国家高层次人才，国家高层次青年人才。

2006年和2015年获得北京科技大学的学士和博士学位，2006-2008年在校担任党委研究生工作部，2015年博士毕业后留校从事博士后研究，并历任讲师、副教授、教授。

张铮教授主要从事先进制程集成电路关键半导体材料研究，在Nature Mater.、Nature Electron.、Nature Energy.、Nature Commnun.、Adv. Mater.等期刊发表论文150余篇；授权中国专利30余项，美国专利1项。

在这里，作者在二维空间中建立了液体-固体结晶，可以快速生长无晶界的厘米级单晶MoS2域。这些MoS2单晶具有极好的均匀性和高质量，以及超低的缺陷密度。

由MoS2制造的场效应晶体管的统计分析表明，器件良率高且迁移率变化极小，从而将该FET定位为先进的标准单层MoS2器件。

这种2D Czochralski（2DCZ）方法对于制造高质量和可扩展的2D半导体材料和器件具有重要意义。

图1：大规模、高质量MoS2域的2DCZ结晶

图2：T2DCZ机制

图3：MoS2基材之间的转移和粘附

图4：MoS2的均匀性和晶体质量的表征

图5：MoS2 FET的电子特性

综上，作者提出了一种二维Czochralski（2DCZ）方法，用于在熔融玻璃基底上大规模生长无晶界的单晶MoS2，解决了传统生长方法中存在的晶界和缺陷密度高的问题。通过液-固相转变，该方法实现了厘米级MoS2单晶域的快速生长，并展示了优异的电学性能。

该方法为高质量、可扩展的二维半导体材料的生产提供了新的思路，促进了2D材料的工业化应用。通过降低缺陷密度和提高材料均匀性，显著提升了基于MoS2的电子器件性能，推动了其在集成电路中的应用。

未来该研究有望应用于集成电路制造、新型电子器件、材料科学研究等领域。

Jiang, H., Zhang, X., Chen, K.et al. Two-dimensional Czochralski growth of single-crystal MoS2. Nat. Mater. (2025)

来源：华算科技