台師大與成大團隊突破光電限制 製出1H堆疊雙層二硫化鉬登《自然》期刊
重點整理
- 台師大與成大團隊合作，成功研發出具備「1H堆疊」結構的雙層二硫化鉬。
- 研究成果突破雙層二維半導體的光電應用限制，於10月1日登上國際頂尖期刊《Nature》。
- 團隊運用兩階段化學氣相沉積（CVD）與快速淬火技術，實現原子級精準對位成長。
事件背景
二硫化鉬（MoS2）被學界視為次世代電子與光電元件的重要候選材料。在單層狀態下，二硫化鉬具備「直接能隙」特性，能夠有效產生與發射光。然而，當材料厚度增加至雙層時，常見的2H或3R堆疊方式會因層間耦合作用改變能帶結構，使其轉變為「間接能隙」半導體。這項物理特性的轉變，長期以來限制了雙層二維材料在發光元件、光偵測器與谷電子學（valleytronics）等領域的實際應用。
研究突破與成果
由台灣師範大學物理學系教授藍彥文、陸亭樺、博士楊弘偉，以及成功大學核心設施中心博士林光儀組成的研究團隊，透過原子級堆疊工程取得了關鍵突破。團隊發展出兩階段化學氣相沉積（CVD）成長策略，並利用快速淬火技術抑制晶格在成長過程中的重新排列。此方法讓第二層二硫化鉬能在第一層上方，以原子精準對位的方式直接成長，成功形成過去極難穩定取得的「1H堆疊」結構，並順利重現了直接能隙的特性。
為何重要
這項研究為科學界提供了極為直接的材料設計策略。教授藍彥文指出，研究證實透過控制原子堆疊方式，能夠重新設計材料的能帶結構，使雙層二硫化鉬在保有雙層材料優勢的同時，兼具直接能隙與谷極化等光學功能。
教授陸亭樺進一步說明，團隊所建立的直接CVD成長方法具備高度可重複性，不再需要依賴傳統的機械折疊或人工堆疊。這項突破成功將過去多被視為基礎物理問題的「堆疊方式」，正式轉化為可透過製程精準控制，並能廣泛應用於設計元件功能的重要工程參數。
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