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電晶體是各類晶片的基本元件。隨著矽半導體逐漸逼近微縮極限，厚度僅有數個原子的二維半導體，被視為下一世代晶片的重要候選材料。然而，要將二維材料真正應用於晶片製造，仍須克服半導體材料與閘極介電層之間的介面瓶頸。本院應用科學研究中心張文豪合聘研究員團隊與國立陽明交通大學、台積電、國立臺灣大學及國家儀器科技研究中心等團隊合作，提出一套全新的「磊晶介面工程」(epitaxial interface engineering)策略，從原子尺度重新設計二維半導體與閘極介電層之間的介面，實現高效能單層二硫化鉬(MoS2)上閘極電晶體。

研究團隊利用超高真空磊晶技術，在單層MoS₂表面形成超薄磊晶鋁膜，並經原位氧化形成僅約0.42奈米厚的氧化鋁(Al₂O₃)介面層，再整合高介電常數氧化鉿(HfO₂)，建立均勻且低缺陷的閘極介面。透過此一介面工程，成功將等效氧化層厚度縮減至約1奈米，同時維持良好的載子傳輸特性；在100奈米通道長度下，元件亦展現優異的跨導(transconductance)表現，證實二維半導體元件兼具極薄介電層與高效能的可行性，為未來高效能、微縮電子元件的發展提供新的介面工程策略。研究成果已於2026 年7月31日發表於《自然電子學》(Nature Electronics) 。研究經費由本院關鍵突破研究計畫、國科會支持。