日本九州大學(xué)1月9日宣布，其研究團(tuán)隊開發(fā)了一種利用化學(xué)氣相沉積法（CVD）在藍(lán)寶石基板上高密度生長二硫化鉬（MoS2）納米帶的新方法。研究發(fā)現(xiàn)，這種納米帶的邊緣部分表現(xiàn)出接近中心區(qū)域100倍的催化活性，同時MoS2納米帶作為半導(dǎo)體器件展現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)特性。

這項研究由九州大學(xué)大學(xué)院聯(lián)合名古屋大學(xué)、東北大學(xué)、筑波大學(xué)、大阪大學(xué)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、京都大學(xué)和熊本大學(xué)的多位專家共同完成。相關(guān)研究成果已于1月9日在線發(fā)表在美國科學(xué)促進(jìn)會的學(xué)術(shù)期刊《ScienceAdvances》上。

研發(fā)背景

二硫化鉬（MoS2）是過渡金屬二硫?qū)倩�物（TMD）之一，被認(rèn)為是下一代半導(dǎo)體材料的潛在候選。近年來，全球半導(dǎo)體制造商紛紛投入對TMD的研發(fā)，因其成本低廉，還被視為替代鉑催化劑進(jìn)行氫氣生成反應(yīng)（HER）的理想材料。然而，TMD的實際應(yīng)用仍面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)，包括微細(xì)加工技術(shù)的開發(fā)以及大規(guī)模量產(chǎn)的實現(xiàn)。

研究進(jìn)展

為解決這些難題，該研究利用藍(lán)寶石基板的a面（具有各向異性的表面原子排列），并通過詳細(xì)優(yōu)化合成條件，成功利用CVD技術(shù)合成出一維排列的高密度MoS2納米帶。
通過掃描電子顯微鏡觀察，研究團(tuán)隊確認(rèn)了藍(lán)寶石基板上生長的MoS2納米帶寬度在數(shù)十納米至數(shù)百納米之間，并且在特定方向上排列整齊，密度較高。此外，通過高度測量與光譜測定，證實這些納米帶為單層MoS2（厚度為硫-鉬-硫三個原子的厚度）。利用原子分辨率掃描透射電子顯微鏡的觀察還發(fā)現(xiàn)，納米帶幾乎無缺陷，具有單晶結(jié)構(gòu)，其邊緣較為平滑。
這項研究不僅為MoS2在半導(dǎo)體器件及催化應(yīng)用中的廣泛使用提供了新思路，也為解決TMD材料微細(xì)加工和量產(chǎn)問題邁出了重要一步。