3月31日下午，2025中关村论坛年会重大成果专场发布活动举办，现场发布了面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康4大类19项重大科技成果。其中，人工微结构和介观物理全国重点实验室刘开辉教授团队的研究成果“晶格传质-界面生长”晶体制备新范式入选面向世界科技前沿板块。

图一 发展“晶格传质-界面生长”制备晶圆级二维单晶薄膜。

随着全球硅基集成电路产业迈入“后摩尔时代”，芯片性能提升面临巨大挑战。刘开辉团队颠覆传统晶体制造方法，首创“晶格传质-界面生长”新范式，首次实现了层数及堆垛结构可控的菱方相3R-TMDs单晶的通用制备。研究团队通过将硫族元素以单原子供应方式充分溶解至合金衬底中，反应原子通过浓度及化学势梯度在金属晶格中不断传质，在衬底与TMDs界面处外延析出新生层。通过连续“抬起”形成层，使晶体像“顶竹笋”般，由自身结构推动向上生长，彻底颠覆传统晶体生长模式。

图二 基于二维单晶薄膜的电子集成电路（E-ICs）和光子集成电路（P-ICs）芯片。

这一创新方法具有三大优势：确保晶体结构的快速生长和均匀排布；有效规避缺陷累积；使石墨、硫化钼等多种二维材料的纯度提升10-100倍，极大提高了晶体结构的可控性。这项重大成果，为下一代高性能电子与光子芯片的研发奠定了坚实基础。

刘开辉教授团队成果已连续两年入选中关村论坛重大成果。此前，该团队提出的“转角相位匹配理论”入选了2024中关村论坛重大科技成果。