中国多个顶尖科研团队近期在二维半导体领域取得突破性进展，北京科技大学张跃院士团队成功开发原子层键合接触技术，中国科学技术大学张树辰团队实现'马赛克'式异质结可控构筑，复旦大学团队研发全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片，北京大学刘开辉课题组突破二维硒化铟晶圆制备瓶颈，这些成果标志着我国在二维半导体材料研究和产业化应用方面已走在世界前列。
北京科技大学张跃院士团队在国家自然科学基金项目资助下，针对金属-二维半导体接触问题，创新性地提出了原子层键合（Atomic layer bonding，ALB）的原创学术思想。通过精准去除二维半导体材料二硫化钼表面的单层硫原子并直接沉积金属电极材料，构筑了稳定的过渡金属单原子层与金属电极单原子层间的接触界面。[1]
该技术实现了电子结构和晶格结构的精准调控，成功构筑出兼具强能带耦合和高键合强度的原子层键合接触界面。由此，二维半导体器件获得了逼近理论接触极限、低至70 Ω μm的接触电阻和高达400℃的热机械稳定性，满足了国际半导体器件与系统技术路线图（IRDS）中高性能电子器件的应用要求。[1]
此项研究成果于2025年11月21日在线发表在《科学》（Science）期刊，首次实现了二维半导体材料与金属电极的原子层键合，为推动二维半导体器件从实验室向规模化制造发展提供了关键技术支撑。[1]
中国科学技术大学张树辰特任教授团队联合美国普渡大学、上海科技大学的研究人员，在新型半导体材料领域取得重要进展。研究团队首次在二维离子型软晶格材料中，实现了面内可编程、原子级平整的“马赛克”式异质结的可控构筑，相关成果于2026年1月15日在线发表于国际权威学术期刊《自然》。[1]
团队提出引导晶体内应力“自刻蚀”新方法，利用二维钙钛矿单晶内应力，形成方形孔洞结构，再回填不同半导体材料，构筑出高质量“马赛克”异质结。[1] 这种全新的加工方法不是传统工艺的简单延伸，而是通过驾驭晶体内应力与动力学新范式，实现了单晶内部功能结构的可编程演化。[2]
此项研究突破了传统工艺局限，为研究理想化界面物理提供了全新平台，也为低维材料的集成化与器件化开辟了新的路径，为未来高性能发光和集成器件的研发开辟了全新路径。[3]
在工程化应用方面，国内首条原集微二维半导体工程化示范工艺线已成功点亮，标志着二维半导体从实验室研究向产业化应用迈出关键一步。[1] 复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室周鹏、包文中联合团队成功研制全球首款基于二维半导体材料的32位RISC-V架构微处理器“无极”，并于2025年4月将相关成果发表于《自然》（Nature）主刊。[1]
今年4月，周鹏-刘春森团队于《自然》期刊提出“破晓”二维闪存原型器件，实现了400皮秒超高速非易失存储，是迄今最快的半导体电荷存储技术。[2] 团队认为，要加快新技术孵化，必须将二维超快闪存器件充分融入CMOS传统半导体产线，这也能为CMOS技术带来全新突破。[2]
为实现这一目标，团队前期经历了5年的探索试错，在单个器件、集成工艺等多点协同攻关，最终成功打造出二维-硅基混合架构闪存芯片并完成流片。下一步计划建立实验基地，与相关机构合作，建立自主主导的工程化项目，并计划用3-5年时间将项目集成到兆量级水平。[2]
北京大学物理学院刘开辉教授课题组与合作者提出“固–液–固”材料制备新策略，首次实现了高质量二维硒化铟（InSe）半导体晶圆的制备。[1] 2025年7月18日，相关成果以“用于集成电子学的二维硒化铟晶圆”为题，在线发表于《科学》（Science）。[1]
该成果突破了二维InSe晶圆制备的关键瓶颈，为高性能、低功耗的新一代晶体管技术提供了坚实的材料基础。[1] 未来，基于此类二维InSe晶圆的集成电子系统有望在人工智能、自动驾驶、智能终端等前沿领域发挥关键作用，成为后摩尔时代计算架构的重要支撑。
南京大学集成电路学院教授王欣然团队此前已在行业率先突破6英寸二维过渡金属硫族化合物半导体单晶量产化制备技术，进一步推动了二维半导体材料的产业化进程。[2] 这些突破性进展共同构成了我国在二维半导体领域从基础研究到工程化应用的完整创新链条，为我国在下一代半导体技术竞争中占据有利地位奠定了坚实基础。