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

這項研究由九州大學大學院聯合名古屋大學、東北大學、筑波大學、大阪大學、產業技術綜合研究所、京都大學和熊本大學的多位專家共同完成。相關研究成果已于1月9日在線發表在美國科學促進會的學術期刊《ScienceAdvances》上。

研發背景

二硫化鉬（MoS2）是過渡金屬二硫屬化物（TMD）之一，被認為是下一代半導體材料的潛在候選。近年來，全球半導體制造商紛紛投入對TMD的研發，因其成本低廉，還被視為替代鉑催化劑進行氫氣生成反應（HER）的理想材料。然而，TMD的實際應用仍面臨許多技術挑戰，包括微細加工技術的開發以及大規模量產的實現。

研究進展

為解決這些難題，該研究利用藍寶石基板的a面（具有各向異性的表面原子排列），并通過詳細優化合成條件，成功利用CVD技術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，研究團隊確認了藍寶石基板上生長的MoS2納米帶寬度在數十納米至數百納米之間，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現，納米帶幾乎無缺陷，具有單晶結構，其邊緣較為平滑。
這項研究不僅為MoS2在半導體器件及催化應用中的廣泛使用提供了新思路，也為解決TMD材料微細加工和量產問題邁出了重要一步。