（台北內科週報第755期／2026年10月12日-2026年10月18日）
【產學政研連線】二硫化鉬 (MoS₂) 是代表性的2維半導體材料，具有原子級厚度與良好的電子、光學特性，被視為後摩爾時代先進電子與光電元件的重要候選材料。單層 MoS₂具有直接能隙，具有良好的光吸收與發光能力，然而，當材料堆疊成雙層時，常見的2H或3R堆疊會因層間作用改變電子能帶結構，使其轉為間接能隙，導致發光效率下降，成為雙層MoS₂發展光電與谷電子應用(valleytronic applications)的重要限制。
面對AI、高效能運算與低功耗電子需求快速成長，半導體元件持續微縮與新材料開發成為全球科技競爭關鍵。在國科會「晶創臺灣」及前瞻半導體相關計畫支持下，臺灣師範大學物理學系藍彥文教授、陸亭樺教授、楊弘偉博士及成功大學核心設施中心林光儀博士共同領導研究團隊，結合臺灣大學、陽明交通大學及國家同步輻射研究中心的研究能量，成功以化學氣相沉積(CVD)製備1H堆疊雙層MoS₂，呈現直接能隙、增強發光與谷極化特性，研究成果刊載於國際頂尖期刊《Nature》。
這項研究以原子堆疊方式作為材料設計的關鍵參數。該研究團隊發展兩階段化學氣相沉積成長方法，透過控制成長溫度與快速降溫，抑制成長中的原子重新排列為較穩定的3R堆疊，成功形成上下兩層高度對位的1H結構。由於不同堆疊方式會改變層間距離與原子軌域間的作用，進而影響電子能帶與光學性質，因此可在不改變材料成分的情況下，透過原子排列設計調控材料功能。
藍彥文教授表示，這項研究最重要的發現，是2維材料的性質不只取決於「用了什麼材料」，兩層原子「怎麼排列」也很重要。研究團隊透過直接CVD成長，精準控制雙層MoS₂的堆疊方式，在不改變材料成分的情況下，就能重新調整它的電子能帶，讓雙層材料呈現直接能隙、較強的發光與谷極化特性。我們也從原子結構、電子能帶到光學性質進行多重驗證，確認這些變化確實來自堆疊方式的改變。未來若能更進一步掌握成長條件與原子排列之間的關係，原子堆疊就有機會成為設計新型二維半導體與量子材料的重要工具。
研究結果顯示，1H雙層MoS₂不僅展現不同於傳統雙層結構的電子能帶，也具有更強的發光表現與明顯的谷極化特性。此結果顯示，原子層之間的相對排列不僅影響電子結構，也會進一步改變材料與光的交互作用，對未來二維半導體光電元件與谷電子元件的設計具有重要意義。
該研究團隊透過多種分析方法進行交叉驗證。原子尺度顯微、電子繞射及第2諧波產生分析確認1H堆疊可在微米尺度範圍內形成；第1原理計算與同步輻射角解析光電子能譜 (ARPES)則進一步解析其電子能帶結構。量測結果確認1H雙層MoS₂具有直接能隙特性，並建立從原子堆疊、層間作用、電子能帶到光學功能之間的關聯。
