东南大学物理学院马亮和王金兰教授团队基于先进的多尺度模拟方法，在二维材料成核与生长机理的理论研究方面取得重要进展，与南京大学王欣然实验团队合作成功实现了晶圆级(2英寸) 二硫化钼(MoS₂)单层单晶薄膜的生长制备。团队基于先进的多尺度模拟方法，明确了蓝宝石c面与MoS₂的R30°外延关系，进而成功建立了MoS₂在蓝宝石c面上的台阶边缘成核机制。该机制指出C/A斜切在不影响原有外延关系的同时，形成的台阶取向打破了反向MoS₂晶畴在成核过程中的能量简并态，进而引导MoS₂晶畴沿台阶边缘成核机制确定的优势取向生长；相反的，C/M斜切形成的台阶取向并没有破坏反向MoS₂晶畴的成核能量简并态，所以生长得到的依然是180°反向MoS₂晶畴及大量晶界。研究进一步指出，富硫的生长环境有利于单一取向MoS₂晶畴的成核。这一研究成果不仅很好的阐明了大面积MoS₂单晶在蓝宝石c面上的成核与生长机制，还得以合理推广用于指导和解释大面积MoS₂单晶的生长制备，这表明该成核机制对指导二维TMDs大面积单晶薄膜的生长具有很好的普适性。研究成果以“Epitaxial growth of wafer-scale molybdenum disulfide semiconductor single crystals on sapphire”为题发表在Nature Nanotechnology上。