文章來源：光譜技術及應用

原文作者：光譜技術及應用

2024年12月31日，國家市場監督管理總局(國家標準化管理委員會)發布2024年第32號中華人民共和國國家標準公告，批準由中國科學院半導體研究所牽頭起草的國家標準GB/T 44935-2024 《納米技術 二硫化鉬薄片的層數測量 拉曼光譜法》正式發布，并將于2025年7月1日起實施。

作為二維層狀材料的代表之一，二硫化鉬(以下簡寫為“MoS2”)薄片以其優異的電學、光學、力學、熱學等性能，已成為新一代高性能納米光電子器件和后硅基半導體時代延續摩爾定律的候選材料之一。MoS2薄片的層數對其光學和電學等性能有顯著的影響。例如，單層MoS2為直接帶隙，具有顯著的發光效率，在光電探測器、光電二極管等光電領域中有著良好的應用前景，但多層MoS2的間接帶隙隨層數增加而逐漸減小;相對于單層MoS2而言，多層 MoS2的載流子遷移率和電流密度隨層數提高，在場效應晶體管等電子器件中具有更顯著的應用優勢。所以，快速表征MoS2薄片的層數對于其生產制備和相關產品開發具有重要的指導意義，也是深入研究MoS2薄片的物理和化學性質的基礎和其開發應用的核心。

拉曼光譜作為一種快速、無損和高靈敏度的光譜表征方法，已被廣泛地應用于二維層狀材料，如石墨烯薄片、MoS2薄片等材料的層數測量。將拉曼光譜法用于10層以內石墨烯薄片層數測量國家標準GB/T 40069-2021《納米技術 石墨烯相關二維材料的層數測量 拉曼光譜法》也是由中國科學院半導體研究所牽頭起草，已于2021年12月1日起實施并得到廣泛的應用和認可。但石墨烯相關二維材料層數測量的拉曼光譜法并不能都推廣到二硫化鉬薄片的層數測量，因此需要針對二硫化鉬薄片拉曼光譜的獨特特征，制定利用拉曼光譜測量二硫化鉬薄片層數的相應國家標準。

在前期開展利用拉曼光譜表征二硫化鉬薄片層數的系統研究基礎上，中國科學院半導體研究所牽頭起草了國家標準GB/T 44935-2024 《納米技術二硫化鉬薄片的層數測量拉曼光譜法》。該國家標準提供了測量MoS2薄片層數的獨立且可相應驗證的三種拉曼光譜法，包括基于剪切模和層間呼吸模的峰位(A法)、基于E2g1模和A1g模的峰位差(B法)和基于氧化硅片襯底的硅拉曼模峰高(C法)，相應原理如圖1所示。該國家標準適用于面內尺寸大于或等于2 μm的2H堆垛的本征MoS2薄片的層數測量，規定了利用拉曼光譜法測量MoS2薄片層數時的樣品制備、儀器參數要求、表征步驟、層數判定等內容，并列出基于該標準規定的方法測量MoS2薄片層數的實例。表1給出了利用拉曼光譜測量MoS2薄片層數的三種方法的相關信息一覽表。在測量MoS2薄片的層數時，可以選擇一種或多種合適的表征方法對所測MoS2薄片的層數進行綜合判定。

表1 利用拉曼光譜測量MoS2薄片層數的三種方法一覽表

圖1 利用拉曼光譜測量二硫化鉬薄片層數三種方法的原理圖：(左) A法，剪切模和層間呼吸模的峰位;(中) B法，E2g1模和A1g模的峰位差;(右) C法，氧化硅片襯底的硅拉曼模峰高。

該國家標準的制定，為利用拉曼光譜法對機械剝離方法制備的MoS2薄片進行層數測量提供科學可靠的依據以及標準的試驗方法，促進了拉曼光譜在納米技術領域及二維材料產業中的推廣應用，有助于提高MoS2薄片材料的質量控制水平，促進其在相關領域的應用和發展。

該國家標準由TC279(全國納米技術標準化技術委員會)歸口 ，主管部門為中國科學院。主要起草單位為中國科學院半導體研究所、河北大學、泰州巨納新能源有限公司、東南大學、廈門凱納石墨烯技術股份有限公司、堀場(中國)貿易有限公司、中國科學院物理研究所、天津大學、國家納米科學中心，主要起草人為譚平恒、劉雪璐、林妙玲、李曉莉、丁榮、章琦、倪振華、黃衛明、沈婧、楊洋、何清、高潔、邵悅。