二维（2D）半导体过渡金属二硫化物（TMDs）已引起了下一代纳米电子学和光电子学中极大的关注，以用于将器件尺寸减小至十纳米。为了实现这一点，科研人员一直在追求具有高结晶度的晶片级单晶TMDs的合成。然而，先前在绝缘衬底（例如云母和蓝宝石）上外延生长TMD膜的努力未能消除反平行畴和孪晶边界的发展以至于形成多晶膜。

有鉴于此，北京大学，北京石墨烯研究院张艳峰教授，陈清教授，清华-伯克利深圳学院邹小龙副教授报道了通过熔化和固化商业Au箔，获得了在晶片上单层MoS₂单晶在邻近Au（111）薄膜上的外延生长。

文章要点：

1）使用Au（111）单晶作为生长模板，该模板是通过将商用Au箔在W箔上熔化并重新固化而获得的。MoS₂单层是通过简便的APCVD策略合成的，其中MoO₃和S为前体。

2）使用原子级到厘米级的表征技术表明，MoS₂具有单向对齐和无缝拼接。

3）通过利用现场扫描隧道显微镜表征与第一性原理计算相结合，发现MoS₂单层成核主要受Au（111）上台阶的引导，这导致MoS₂沿<110>台阶边缘高度定向生长。

这项工作为MoS₂单层的实际应用和2D电子产品的大规模集成迈出了重要的一步。

Pengfei Yang, et al, Epitaxial Growth of Centimeter-Scale Single-Crystal MoS2 Monolayer on Au (111), ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c01478

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c01478