近期，北京大學研究團隊介紹了在鄰近的a面藍寶石表面上成功地外延生長晶圓級單晶WS2單層膜。該研究工作不僅為促進絕緣體上各種二維材料的晶圓級單晶的生產提供了機會，還為整合器件的應用鋪平了道路。
晶圓級二維過渡金屬二硫屬化物（TMD）單晶薄膜是高階器件應用中必不可少的材料。因而在近幾年科學家的不斷努力研究下，其在取向控制方面取得了一些進展，但是晶圓尺度絕緣襯底上的單層單晶薄膜並沒有直接生長。這主要是因為TMD的非中心對稱C3v晶格導致了大多數高對稱表面上的反平行島的等效性。因此，需要開發新的方法來實現絕緣體上TMD島的單向對齊。
由於TMDs和六方氮化硼（hBN）晶格具有相同的面內對稱性，2D hBN的成功外延可以為獲得大面積外延TMD單晶提供重要線索。不過，由於TMD邊緣與臺階邊緣的耦合不可行，所以應獲得晶圓尺度上均勻的原子平面，從而確保2D材料和基底之間的均勻、密切接觸。
經過科學家的不斷努力研究，北京大學研究者成功在鄰近的a面藍寶石表面上製備出了晶圓級單晶WS2單層膜。研究表明，外延是由雙耦合機制驅動，其中藍寶石平面與WS2的相互作用導致了WS2晶體的兩個擇優反平行取向，而藍寶石階梯邊與WS2的相互作用破壞了反平行取向的對稱性。這兩個相互作用導致幾乎所有WS2島的單向排列。進一步的多尺度表徵技術顯示了WS2島的單向排列和無縫拼接，約55%的光致發光圓形螺旋度進一步證明了WS2單層的高質量，可媲美剝離的WS2薄片。
