用於獲得超薄氧化鉬膜的原子層沉積反應器，隨後將其硫化為2D二硫化鉬。來源：MIPT原子層沉積實驗室
莫斯科物理技術研究所的研究人員設法使原子化的二硫化鉬薄膜生長到數十釐米見方的範圍。結果表明，可以通過改變合成溫度來改變材料的結構。這些薄膜對電子和光電子學很重要，是在900-1,000攝氏度下獲得的。該發現發表在《ACS Applied Nano Materials》雜誌上。
二維材料由於其結構和量子力學限制而具有獨特的性能，因此引起了極大的興趣。二維材料家族包括金屬，半金屬，半導體和絕緣體。石墨烯也許是最著名的二維材料，它是碳原子的單層。迄今為止，它具有最高的載流子遷移率。然而，石墨烯在標準條件下沒有帶隙，這限制了其應用。
與石墨烯不同，二硫化鉬（MoS 2）中帶隙的最佳寬度使其適合用於電子設備。每個MoS 2 層都具有三明治結構，鉬層被擠壓在兩層硫原子之間。二維範德華異質結構結合了不同的二維材料，也顯示出了巨大的希望。實際上，它們已經廣泛用於與能源有關的應用和催化。晶圓級（大面積）2-D二硫化鉬合成顯示出在創建透明且靈活的電子設備，下一代計算機的光通信以及電子和光電子學其他領域中取得突破性進展的潛力。
「我們提出了以合成的MoS的方法2包括兩個步驟：首先，的MoO的薄膜3是使用原子層沉積技術，其提供了精確的原子層厚度，並且允許所有的表面的保形塗層生長。而的MoO 3可以很容易地在直徑最大為300毫米的晶片上獲得二氧化硫，然後在硫蒸氣中熱處理該膜，結果，MoO 3中的氧原子被硫原子取代，形成MoS 2。可以在高達數十平方釐米的區域上生長原子薄的MoS 2 薄膜。」 MIPT原子層沉積實驗室負責人Andrey Markeev解釋說。
研究人員確定薄膜的結構取決於硫化溫度。在500°C硫化的薄膜包含晶粒，每個晶粒都埋在無定形基體中，每個晶粒只有幾納米。在700°C時，這些微晶的寬度約為10-20 nm，並且S-Mo-S層垂直於表面定向。結果，表面具有許多懸空鍵。這種結構在包括氫釋放反應在內的許多反應中均顯示出高催化活性。對於要在電子設備中使用的MoS 2，S-Mo-S層必須與表面平行，這是在900-1,000°C的硫化溫度下實現的。所得的膜薄至1.3 nm或兩個分子層，並具有商業上顯著（即足夠大）的面積。
在最佳條件下合成的MoS 2薄膜被引入到基於鐵電oxide氧化物並模擬場效應電晶體的金屬-電介質-半導體原型結構中。這些結構中的MoS 2膜用作半導體通道。通過切換鐵電層的極化方向來控制其電導率。當與MoS 2接觸時，La：（HfO 2 -ZrO 2）材料是在MIPT實驗室中較早開發的，發現其殘留極化約為每平方釐米18微庫侖。憑藉500萬次循環的開關耐力，它打破了矽通道10萬次循環的世界紀錄。