過渡金屬硫化物即過渡金屬硫族化合物，是一類具有MX₂化學通式的二維層狀半導體材料。在單原子層厚度下，其從間接帶隙轉變為直接帶隙，展現出優異的光電特性、強自旋-軌道耦合及谷自由度，被視為后摩爾時代突破硅基器件物理極限的關鍵候選材料。
目前，過渡金屬硫化物尚未形成大規模消費級終端產品，但已出現多種工程化中間產品形態，如薄膜/晶圓：通過CVD或外延生長制備的厘米級MoS₂、WS₂薄膜，用于科研或原型器件制造；光電探測器芯片：對可見光至近紅外敏感，響應速度快、暗電流低，適用于成像與通信；場效應晶體管（FET）：作為溝道材料，用于超低功耗邏輯電路原型；單光子源器件：利用缺陷或量子點結構，在WSe₂中實現確定性單光子發射，用于量子密鑰分發。
過渡金屬硫化物憑借其原子級厚度、可調直接帶隙和優異光電特性，在多個前沿領域展現應用潛力：在微電子領域，作為1 nm以下節點晶體管溝道材料，有望延續摩爾定律；在光電子領域，用于高性能光電探測器、柔性LED及單光子源，支撐量子通信。根據新思界產業研究中心發布的《
2025-2029年全球及中過渡金屬硫化物行業研究及十五五規劃分析報告》預測，2029年全球過渡金屬硫化物市場規模有望超過5億美元。
過渡金屬硫化物行業競爭格局呈現“美歐主導基礎研究、中日韓加速技術轉化”態勢。美國MIT、斯坦福等高校在單光子源、谷電子學等前沿方向領先；歐洲依托IMEC和“石墨烯旗艦計劃”，聚焦CMOS集成與異質結器件；中國在大面積單晶MoS₂/WS₂制備（中科院、清華）、器件集成（華為、中芯國際）方面快速追趕，企業如常州二維碳素布局材料量產。
2024年，IMEC聯合英特爾展示基于MoS₂的全集成300 mm晶圓級晶體管原型，驗證其CMOS兼容潛力。同年，Atomically完成8000萬美元B輪融資，用于建設自動化TMDs薄膜產線。Graphenea擴展產品線，推出WSe₂單光子源芯片，切入量子通信供應鏈。
新思界
行業分析師表示，過渡金屬硫化物產業化面臨多重瓶頸：大面積、高結晶質量單層薄膜制備難度大，CVD工藝重復性差；金屬接觸存在費米能級釘扎，導致接觸電阻高，限制器件性能；與現有CMOS工藝兼容性不足，缺乏標準化集成流程；部分材料（如WSe₂）在空氣中易氧化，穩定性差；測試標準缺失、高端設備依賴進口，且跨學科人才稀缺，短期內難以實現低成本、高良率量產。
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