研究目的
探究合成单层二硫化钼（MoS2）中横向异质性（包括非均匀应变、成分及缺陷密度）的起源，并理解其生长机制以及氧缺陷在这些异质性中的作用。
研究成果
研究表明，合成单层二硫化钼中的横向异质性源于富氧缺陷及两种不同的生长机制：大角度取向失配区域（L-MoS2）通过固-固生长形成，导致更高缺陷密度且应变在中心释放；小尺寸外延区域（S-MoS2）则通过气-固生长实现均匀特性。密度泛函理论计算证实氧缺陷会破坏外延生长。该认知对提升二维材料质量以应用于先进光电器件至关重要，建议通过控制生长条件来减少缺陷。
研究不足
该研究仅限于蓝宝石衬底上的二硫化钼；所得结论可能不适用于其他二维材料或衬底。由于氧和硫原子原子序数相近，高分辨透射电镜无法区分这两种原子，从而限制了缺陷类型的识别。所采用的合成方法（粉末气相法）可能引入不可控变量，影响材料的异质性。
1：实验设计与方法选择：
本研究结合实验技术（拉曼光谱、光致发光(PL)成像、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)）与密度泛函理论(DFT)计算，探究蓝宝石衬底上生长的单层MoS2异质性，旨在建立光学/结构特性与缺陷密度及生长机制的关联。
2：样本选择与数据来源：
通过粉末气相沉积法合成单层MoS2样本（以Ar为载气，分别将MoO3和S粉末加热至800°C和130°C）。样本包含小尺寸外延畴(S-MoS2，~10μm)与大尺寸取向失配畴(L-MoS2，>20μm)。
3：实验设备与材料清单：
设备含拉曼光谱仪、PL光谱仪、AFM、XPS、HRTEM及低温装置(5K)；材料包括MoO3粉末、S粉末、蓝宝石衬底及Ar气体。
4：实验流程与操作步骤：
合成阶段通过加热粉末生长MoS2畴；表征环节采用光学显微镜进行畴成像、AFM验证厚度、室温和低温(5K)下的拉曼/PL光谱分析应变与缺陷、XPS解析化学成分、HRTEM获取结构图像，DFT计算模拟氧缺陷与衬底的相互作用。
5：数据分析方法：
通过拉曼/PL光谱峰位拟合提取应变、电子浓度及缺陷密度；空间成像展示异质性分布；DFT模拟计算缺陷钉扎与外延失配相关的能量变化。
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获取完整内容-
Raman spectrometer
Used for Raman spectroscopy to measure strain and electron concentration in MoS2 samples.
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Photoluminescence spectrometer
Used for PL mapping and spectroscopy to analyze defect densities and excitonic emissions.
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Atomic force microscope
AFM
Used for imaging and verifying monolayer thickness of MoS2 domains.
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X-ray photoelectron spectrometer
XPS
Used for chemical composition analysis to detect Mo-O bonding and defect concentrations.
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High-resolution transmission electron microscope
HRTEM
Used for structural imaging to identify MoOx core-shell structures in domains.
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Low-temperature setup
Used for conducting PL measurements at 5 K to study defect emissions.
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