本发明公开了一种二硫化钼纳米绣球花结构半导体材料，其包括层级纳米球；其中，所述纳米球是由2-4nm厚度的二硫化钼纳米鳞片团聚而成。本发明还公开了所述二硫化钼纳米绣球花结构半导体材料的制备方法，利用一步水热法合成，将钼酸钠、硫代乙酰胺和草酸分别溶解后混合，反应后得到所述二硫化钼纳米绣球花结构半导体材料。本发明具有低成本，生长温度较低，重复性较高的优点，在场发射方面具有广泛的应用前景。