在全球半导体技术竞争日益激烈的背景下，二维半导体材料正成为突破硅基芯片物理极限的重要方向。以二硫化钼为代表的二维材料因其独特的电学性能，被视为下一代半导体技术的潜在替代者。然而，如何实现大尺寸、高质量二硫化钼薄膜的规模化制备，一直是制约其产业化的关键难题。
传统金属有机化学气相沉积技术是半导体制造的核心工艺之一，但该技术在制备二硫化钼薄膜时面临双重挑战：一方面，薄膜生长速率缓慢，难以满足工业化生产需求；另一方面，前驱体分解过程中产生的碳杂质会严重污染薄膜，导致其电学性能下降。针对这些技术瓶颈，科研团队通过创新工艺路径，提出了"氧辅助金属有机化学气相沉积技术"的解决方案。
研究团队发现，在高温沉积环境中引入适量氧气，能够有效促进前驱体中的碳元素与氧结合生成挥发性气体，从而显著减少碳杂质在薄膜表面的沉积。通过精确控制氧浓度和反应温度，团队成功制备出6英寸高质量二硫化钼薄膜，其生长速率较传统方法提升了100至1000倍。实验数据显示，新工艺制备的薄膜均匀性达到98%以上，碳杂质含量降低至0.1%以下。
这项突破性成果近日发表于国际顶级学术期刊《科学》。审稿专家指出，该研究通过动力学调控与杂质控制双重创新，解决了长期困扰二维半导体规模化制备的核心问题，为二维材料进入半导体制造产线奠定了技术基础。目前，研究团队已掌握二维半导体衬底工程、薄膜应力调控等关键技术，正在开发适用于12英寸晶圆的新型沉积设备，以匹配现有硅基半导体产线的工艺要求。
二维半导体材料的产业化进程正加速推进。相较于传统硅基材料，二硫化钼具有原子级厚度、高载流子迁移率等优势，特别适用于柔性电子、高频通信等新兴领域。随着制备技术的突破，二维半导体有望在3至5年内实现小批量试产，为半导体产业带来新的技术变革。
