二维材料因其物理、化学和电子特性，正逐渐成为材料科学和电子工程领域的研究热点。其中，二硫化钼（MoS₂）作为一种典型的二维过渡金属二硫化物，因其良好的半导体性能和光学特性，在电子器件、光电器件和生物医学等领域展现出应用潜力。而将MoS₂生长在蓝宝石衬底上，更是为实现其大规模应用提供了可能。

蓝宝石衬底的优势

蓝宝石（α-Al₂O₃）因其良好的晶体稳定性、六方表面对称性以及与MoS₂较为匹配的晶格参数，在半导体工业中被应用，为MoS₂的外延生长提供了优越的平台。蓝宝石衬底不仅能够承受高温生长条件，还能提供稳定的化学环境，有利于MoS₂的高质量生长。

二硫化钼MoS₂的性能

二硫化钼是一种过渡金属硫化物，具有层状结构，每层由硫原子-钼原子-硫原子按“三明治”构型通过共价键结合，层间以范德华力连接。这种结构使得二硫化钼具有良好的电学、光学及催化性能。特别是单层二硫化钼，其带隙约为1.8-2.0 eV（直接带隙），展现出半导体特性，适用于制造高性能的晶体管、光电器件等。此外，二硫化钼还具有良好的机械柔韧性和可拉伸特性，为柔性电子器件的制备提供了可能。

MoS₂在蓝宝石衬底上的生长机制

MoS₂在蓝宝石衬底上的生长界面原子机制：在MoS₂与蓝宝石衬底之间存在一层周期性的三氧化钼（MoO₃）分子层，这层MoO₃通过范德华外延方式生长在单个Al原子终端的蓝宝石衬底上。MoO₃中间层的存在不仅增强了MoS₂与衬底的相互作用，还促进了MoS₂畴的单向对齐，从而实现了单晶MoS₂的外延生长。

4英寸蓝宝石衬底MoS₂晶圆产品的技术突破

瑞禧生物已经能够在4英寸蓝宝石衬底上成功生长出高质量的单晶MoS₂薄膜。这一技术突破为基于MoS₂的二维半导体器件的大规模工业化应用奠定了坚实的基础。通过优化生长工艺，如控制MoO₃中间层的覆盖度，可以实现对MoS₂生长过程的有效调控，进而优化单晶的生长质量。

MoS₂应用前景

电子器件：4英寸蓝宝石衬底二硫化钼晶圆可用于制造高性能的晶体管、集成电路等电子器件。由于二硫化钼的超薄厚度和良好的电学性能，这些器件有望实现更小的尺寸、更低的功耗和更高的集成度。

光电器件：二硫化钼具有良好的光学性能，可用于制造光电探测器、发光二极管等光电器件。结合蓝宝石衬底的良好透光性，这些器件有望实现更高的光电转换效率和更广的应用范围。

柔性电子：由于二硫化钼具有良好的机械柔韧性和可拉伸特性，4英寸蓝宝石衬底二硫化钼晶圆还可用于制造柔性显示屏、智能可穿戴器件等柔性电子产品。