Tính chất quang của vật liệu MoS2 có sự phụ thuộc rất lớn vào chiều dày hay số lớp xếp chồng, trên hình 1.6 là giản đồ cấu trúc vùng năng lượng của MoS2
dạng khối và của cấu trúc đơn lớp. Ở dạng khối vùng cấm của MoS2 thể hiện vùng cấm xiên với độ rộng là 1,2 eV phát sinh do đáy của vùng dẫn nằm giữa Γ (các điểm đối xứng cao của Vùng Brillouin) và K (Vectơ sóng) và đỉnh vùng hóa trị nằm tại Γ. Với sự giảm số lượng lớp thì vùng cấm gián tiếp sẽ tăng lên. Ở đơn lớp MoS2, vật liệu này biến đổi thành vật liệu bán dẫn 2D với vùng cấm thẳng 1,9 eV
[23] như trên hình 1.6. Độ rộng vùng cấm và các cấu trúc vùng cấm của một lớp MoS2 bị thay đổi bởi biến dạng bên ngoài. Ở đây biến dạng cơ học là do sự xếp chồng của các lớp MoS2, khi số lớp càng lớn sự biến dạng càng lớn và điều này làm giảm độ rộng vùng cấm so với trường hợp của một lớp MoS2 đồng thời biến đổi từ vùng cấm thẳng thành vùng cấm xiên như trong trường hợp vật liệu khối.
Hình 1. 5: Cấu trúc vùng năng lượng của MoS2 đơn lớp
Có thể thấy tính chất quang của vật liệu MoS2 có sự phụ thuộc rất lớn vào số lớp xếp chồng hay chiều dày của lớp màng MoS2. Khi loại bỏ được tương tác giữa các lớp và việc giam giữ điện tử trong một đơn lớp dẫn đến sự hình thành cùng cấm thẳng với giá trị Eg = 1,9 eV tương ứng khi đó vật liệu sẽ hấp thụ ánh sáng trong vùng đỏ (656 nm). Đơn lớp MoS2 có thể hấp thụ tới 10% ánh sáng tới với năng lượng lớn hơn độ rộng vùng cấm. Khi số lớp tăng lên thì phổ hấp thụ mở rộng ra vùng bước sóng dài và khi ở dạng khối thì MoS2 hấp thụ toàn bộ vùng ánh sáng khả kiến. Điều này cũng tương tự đối với đơn lớp MoS2, nó có giá trị chiết suất ở vùng dưới 250 nm nằm giữa giá trị 1 và 2, cho thấy nó trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy. Ngược lại, MoS2 với đa lớp, chiết suất luôn lớn hơn 2, và chiết suất cực đại quan sát được vùng gần 500 nm đối với cả MoS2 đa lớp và đơn lớp [16]. Với nhiều ưu điểm của vật liêu MoS2 như có vùng cấm xiên, độ rộng vùng cấm nhỏ và có thể điều chỉnh trong khoảng khá lớn tùy vào việc khống chế số lớp của vật liệu nên MoS2 cấu trúc lớp hứa hẹn có thể được sử dụng như một vật liệu
hỗ trợ việc mở rộng vùng ánh sáng hấp thụ và truyền dẫn điện tử thông qua cấu trúc dị thể giúp tăng hiệu suất làm việc của vật liệu bán dẫn TiO2.