第三小组
第三小组
人员构成
康俊勇 教授 | 吴志明 教授 | 李静 教授 | 吴雅苹 教授 | 黄胜利 教授
张纯淼 工程师 | 陈婷 工程师 | 李恒 工程师 | 孔丽晶 工程师
曹艺严 工程师 | 郑晅丽 工程师
博士生：莫炳杰 | 张宗南 | 张裕祥 | 蓝进肾 | 姚文龙
叶晓芳 | 张为智 | 周江鹏 | 柳梦宇 | 龚彬 | 黄金理 | 高扬钧 | 常青 | 程安琪 | 张耀宗
硕士生： | 陈子龙 | 高扬钧 | 郑一帆 | 马梦薇 | 张晨昊 | 危永平 | 叶颖
周博语 | 刘敏 | 吴世明 | 刘源 | 程可扬 | 宋欣格 | 李文翔 | 廖桂敏 | 黄健 | 赖麒鸿 | 任思豪 | 张文琴 | 曹硕
程舒仪 | 李洪树 | 蒋中升 | 王颖萌 | 周鑫 | 陈阳 | 刘世林 | 曹宇 | 郭叁育 | 陈玮健 | 李彦君 | 张艺腾 | 刘启霖
曾国清 | 陈紫怡 | 詹永萍 | 赵志国 | 刘金华 | 林旺康 | 刘文博 | 杨镇泽 | 李欣如 | 张姝卿 | 张灵辉 | 侯功涛
研究方向
研究方向一：新型纳米材料制备、表征与传感、
催化及光伏器件应用
太阳能利用是人类解决能源紧缺和环境污染问题的重要措施。本方向致力于利用新兴的纳米技术，制备高效光降解材料、量子同轴线太阳能电池和平面钙钛矿太阳能电池。在光降解材料方面，我们曾应用纯溶液法制备分级结构的ZnO/Si异质结纳米线宏观阵列，首次实现了枝部ZnO纳米线对主干Si纳米线的全覆盖生长，在紫外到可见光区吸收率高达98%，对罗丹明的检测浓度可低至1×10-9 mol/L，并实现对甲基蓝的重复性降解。这方面的系统研究有望开发环境污染检测和催化降解的新材料和新途径。
在太阳能电池方面，我们曾在国际上首次制备出纯固态近全光谱响应的宽带隙半导体同轴纳米线太阳能电池，克服了染料敏化电池稳定性较低的问题；优化纳米制备工艺技术，控制生长出20 nm超细ZnO纳米线，并利用量子同轴线的ZnSe外壳层失配应力成功地将ZnO芯大幅度调制成为赝晶，有效地扩展界面区域。首次将宽禁带半导体光吸收范围突破至0.9eV以下的短波红外区域，实现了对94%太阳光谱的吸收，位列国际同类器件最高水平。这些研究突破，拓展了宽带隙半导体的应用范围，为宽带隙半导体在太阳能电池中的应用提供了新的研究思路。
研究方向二：二维材料生长、特性研究及器件制备
石墨烯等多种二维材料具有高电导率、高热导率、高机械强度等诸多优异特性，且在物理状态、力学性质上与现代高科技的微纳加工艺相衔接，对于构筑复杂器件有着良好的适应性，因而在电学、自旋电子学、热学等领域呈现出广阔的应用前景。本课题运用化学气相沉积技术，在多种不同衬底表面成功制备了层数可控的二维的石墨烯薄膜。以此为基础制作了二维FET器件，并通过在其表面构建不同维度的金属结构，实现对石墨烯电导类型和载流子浓度的有效地调控，拓展了石墨烯在微电子领域的应用。同时利用滴涂法，在弹性的kapton membrane上制备聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、氧化石墨烯、二氧化钛纳米线等有机/无机多层膜，以此为基础制备了高敏感二维RFID天线阵列和传感器件。
研究方向三：表面结构与表面物理
物体的表面常具有不同于体相的二维对称性、自由能和周期势场，因而其表面结构与性质往往与体相大相径庭，这其中尤以二维结构材料最为引人注目，其丰富优良的物理性质更是引发了全世界科研工作者的研究热情。本课题组利用超高真空环境，通过精确控制生长条件，制备出大面积规则有序的二维晶格，如Au二维晶格等，利用单STM、双STM探针表征技术，揭示了二维晶格中存在的独特量子输运行为及其背后的物理机制。该研究对进一步发展人工二维晶格的构筑策略、扩展其科研领域与应用范围提供了有力的科学指导。
研究方向四：铁磁半导体异质结及其自旋电子器件
随着信息时代的发展，日益增长的信息量对电子器件的存储密度、集成度以及功耗提出了更高的要求。现有以集成电路为代表的电子元器件，都仅对电子电荷这一自由度进行操控，而忽视了电子自旋这另一基本量子属性，导致其尺寸大小、集成度等无法突破理论上所决定的物理极限。本课题组以此为契机，致力研究铁磁半导体质结材料及其自旋电子器件，探索自旋相关的物理机制，为研制新一代高性能自旋电子器件提供物理依据。在该研究方向中，课题组已搭建了我国第一台超导强磁场下分子束外延生长设备，并且实现了超低温(400mk)和11T强磁场的极端物理条件。
研究方向五：磁光晶体的纳米尺度效应研究
磁光晶体的性质与其材料和尺度密切相关，特别是在纳米尺度下，晶体的电导率、磁能积、透射率和偏振角等宏观性质与体材料具有绝然不同的特性，并能通过材料的组合、结构和尺度的变化进行调控。我们结合理论模拟和各种实验方法，致力于研究纳米尺度下异质结磁光晶体薄膜、纳米点阵列和纳米线阵列的电、磁、光学性质及其对环境介质的响应，探索具有最强磁能积和最佳品质因数的异质结磁光晶体纳米材料设计。
研究方向六：表面等离激元光子学及其应用
基于表面等离激元共振特性的微纳光子学在局域场增强、宽光谱光吸收增强、半导体激子行为调控等领域具有重要的应用。本研究组以高特异性金属及金属/半导体复合纳米结构阵列的制备为基础，通过调控金属纳米结构的尺寸、形貌和周期性等特征，实现局域表面等离激元共振及其光学特性的有效操控，从而满足表面等离激元光子学在深紫外至可见光区域的有效应用：涉及深紫外半导体发光材料及量子阱结构发光特性的有效增强与光谱特性调控、高灵敏度及多功能表面增强拉曼（SERS）探测芯片的制备以及在增强可见光催化降解等方面。
研究方向七：高效全固态钙钛矿型太阳电池的研究
全固态钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells, PSCs), 主要由有机金属卤化物钙钛矿结构材料构成，由于其较高的光电转换效率、相对低的制备成本及简便的制备工艺，在太阳能有效利用方面展现出巨大的应用前景，尤其在最近两年获得了迅猛的发展。研究课题通过创新性构建空气氛围气相辅助沉积平台，实现了高质量钙钛矿薄膜及其太阳能电池器件的制备，常温常压空气氛围下获得了19%光电转换效率的突破；进一步通过引入溶剂工程和刷涂技术，实现了钙钛矿薄膜的大面积、快速制备，使得钙钛矿薄膜的规模化制备方面展现出极大的应用前景。在当前的研究中，重点通过薄膜生长调控、界面优化和新型碳基空穴传输层的引入等手段，以进一步解决钙钛矿太阳能电池器件稳定性、迟滞效率等关键问题。
研究方向八：微型能源体系
随着集成电路(Integrated Circuit, IC)、微/纳机电系统(Micro/Nano Electro Mechanical Systems, MEMS/NEMS)及可穿戴式电子产品等便携式电子器件的日益发展，对为其供能的电源系统除了在独立性、高容量、高功率、较长使用寿命、延展性良好等方面提出要求外，也需要电源系统具备易集成、固态结构、体积小、轻便、形状多变、且与微纳加工技术有良好的兼容性等特点。课题组利用微纳加工技术，以目前具有较高理论储锂容量的硅基及复合材料为切入点，采用有利于扩大活性材料接触面积的三维电池结构，以实现机械、电化学性能稳定的固态以及柔性微型电池储能体系为目标，开展相关研究工作；同时结合理论计算和模拟仿真，深入探讨锂/钠离子在电极、固态电解质及其界面的迁移机制，并进一步完善全电池的结构设计和性能优化。实验结合理论的研究，有望完善目前尚未成熟的柔性微型电池领域的技术和理论基础，也有望加速向集成化、微型化、实用化的微型储能系统的迈进。