半導體科技的蓬勃帶動了國家經濟的發展，自從2004年單層石墨烯由石墨塊被剝離並且製成高遷移率的場效電晶體後，二維半導體電子與光電元件暨積體電路的發展逐漸熱絡地展開，然而石墨烯並不具備半導體的能隙無法有效截止電晶體的工作電流，進而提高開關比，因此二維半導體如過渡性金屬硫屬化合物(Transition-metal dichalcogenides, TMDs)比如MX2 (M=Mo, W, Re與X=S, Se)，就受到很大的矚目，TMDs的能隙與Si和GaAs差不多皆為1~2 eV之間，它們因更容易薄化使得TMD場效電晶體易於閘控(開關)其工作電流，同時少層的TMD材料也會出現直接能隙，使得它們於發光與光電半導體元件上的應用上更形重要。計畫主持人的實驗室從事TMDs的單晶成長與其特性研究已有22年的歷史，尤其是成長二硫化錸與二硒化錸(ReS2與ReSe2)系列單晶，技術領先全球，晶體的品質堪稱目前世界最佳，優於半導體供應商與各大學研單位，所採用的方法是"可程式真空封管技術"與"化學汽相傳導法"，將放置起始材料的石英管，置於機械幫浦與擴散幫浦合而為一的真空系統，並設計可程式圖型面板控制器來控制氣動閥門，每次抽真空或破真空，配合氬氣進入石英管，並不破壞整體機械幫浦與擴散幫浦的真空，只針對石英管部份做抽破真空的動作，因此真空度可達2~3x10-6 Torr，最後再用乙炔氧燄封管，以確保晶體的高純度，這有別於其他真空封管技術是由擴散幫浦處破真空，當系統再抽真空時將耗時許久，因此我們所成長的ReS2與ReSe2品質極佳，全世界只有我們的晶體在低溫下可測得5個偏振光激子螢光訊號，其他研究群都只能有2個基本激子螢光訊號，此結果獨立發表於Nano Energy, 56, 641-650 (2019)，歷年來國內外傑出研究群皆來索取研究樣品以製成電子與光電元件，除了我們實驗室本身的探討外，國內外傑出團隊的合作研究也使得本實驗室ReS2與ReSe2系列半導體的論文數達約50篇，當中包含Nat. Commun., ACS Nano, Advanced Func. Mater., Nano Energy, Phys. Rev. B與Opt. Express多篇重要期刊，自2014年起至今並持續有三篇被列為WOS的Highly Cited papers，種種成果證明了我們所成長二維材料的高品質。

ReS2與ReSe2具備了三斜晶低對稱性，因具有共面非對稱性可有5組能隙激子發光,為E1ex, E2ex, E3ex, ES1ex 與 ES2ex且為不同軸向的線性偏振光，可製做多波長紅外線發射器光源，目前世界上除了我們的晶體外皆只能有E1ex與 E2ex的2個激子發光，這驗證了我們的晶體成長技術。

1.可提供塊材ReS2，ReSe2和ReS2(1-x)Se2(x)不同成分之(大)層狀單晶
2.可技術移轉本實驗室真空封管暨晶體成長技術
3.可代為設計並製做原型電子與光電元件
4.可提供二維半導體材料與元件之光電特性與品質檢測之服務