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东南大学物理学院王金兰教授、马亮教授材料多尺度模拟团队与南京大学王欣然教授实验团队合作，基于“天河”超级计算机以及专业的技术支持，实现了厘米级均匀双层MoS2薄膜的层数可控外延生长，基于双层MoS2通道的场效应晶体管（FET）器件，在迁移率（高达*** cm2 V−1 s−1）和电流密度（*** mA μm-1）方面，相比于单层MoS2的FET器件有了显著的改善，并超过了高性能FETs的2028路线图目标。成果以“Uniform nucleation and epitaxy of bilayer molybdenum disulfide on sapphire”为题，2022年5月4日在线发表于Nature。

王金兰、马亮团队基于多尺度模拟建立了外延衬底上多层MoS2生长的热力学竞争模型，发现由于衬底与MoS2的表面强相互作用，致使传统的表面外延生长方法只能通过逐层生长的模式获得多层MoS2，受限于生长时长的不一致和成核位点的随机分布，从而导致了多层MoS2的层数均匀性差和薄膜不连续等问题。团队在前期与实验课题组合作开展的利用外延衬底台阶边缘实现MoS2单取向成核与大面积（2英寸）单层单晶生长的工作基础上，提出了利用外延衬底高台阶与多层MoS2的界面强相互作用，突破传统的逐层生长模式，实现了多层MoS2的层数可控成核与生长。特别的，团队通过计算模拟指出蓝宝石c面六层台阶（~*** nm）与双层MoS2厚度匹配，存在较强的界面相互作用，能够引导双层MoS2上下两层的同时成核与肩并肩生长。 基于这一机制，团队与王欣然教授课题组合作实现了厘米级均匀双层MoS2层数可控外延生长。基于双层MoS2通道的场效应晶体管（FET）器件，在迁移率和电流密度方面，相比于单层MoS2的FET器件有了显著的改善，并超过了高性能FETs的2028路线图目标。

上述相关成果的计算模拟研究工作由东南大学王金兰教授团队完成，国家超级计算天津中心的“天河”超级计算机以及专业的技术支持为本项工作顺利开展提供了重要支撑。天津超算中心建立了多元的人才培养和团队建设体系，包括博士后工作站、大学分中心、联合实验室、协同创新中心等平台，形成了一个近200人的协同创新团队，研发创新骨干近百人。