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学术活动

“前沿卓越”讲坛:2021年葡京游戏大厅量子材料与器件科学技术研讨会

发布时间:2021-01-08资料来源:

时间:2021年1月9日9时00分

腾讯会议ID:278 141 878(上午)706 654 902(下午)

主办单位:葡京游戏大厅

协办单位:物理学院

半导体纳米结构的发光

主讲人:吴兴龙教授

对半导体纳米结构发光特性的研究起源于上世纪90年代的多孔硅,发展于对硅基发光材料的研究,让人们产生了用硅材料进行全硅光电子集成的梦想。由于纳米材料的复杂性,特别是纳米材料实质上可看作是一种缺陷结构,因此对其研究存在许多结论的不确定性,为促进其应用,许多研究集中在了对各种发光机制的探索,期望找出能有实际应用价值的光电子特性,寻求在光电器件、能源和医疗领域中的应用。报告围绕纳米结构发光特性的研究步伐,将主要介绍吴教授课题组在该领域的一些思考和取得的一些研究结果,包括对氧钝化多孔硅和硅纳米结构中量子限制效应引发的发光特性的辨别;3C-SiC纳米颗粒量子限制效应的实现和表面分子键合导致的可调谐蓝光发射,及其应用在能源上的制氢和细胞内的pH值检测;不同氧气氛下准备的可用于氧传感的SnO2纳米结构所具有的空位缺陷和间隙氧缺陷导致的近带边蓝光发射;最后将介绍实现黑磷纳米颗粒产生高效、稳定、强蓝光发射的机制和可能的应用。

主讲人简介:

吴兴龙,1995年2月博士毕业于南京大学物理系凝聚态物理专业,随后留校工作。现为南京大学物理学院教授、博士生导师。长期从事半导体微纳结构的设计、发光和拉曼散射特性的研究,近期开展微纳结构在光电催化效应方面的探索。在包括Nature Nanotechnol、Nature Commun、Joule、Phys Rev Lett、J Am Chem Soc、Nano Lett、Adv Mater、Angew Chem、ACS Nano等高水平杂志上发表论文300余篇,论文被同行在国际杂志上他引超万次,单篇他人引用最高1000余次。是两家杂志Surface & Interface Analysis和J Mater Sci Technol的编委。2002年获国家杰出青年基金资助。近年来主持和参与国家科技部“973”项目、国家自然科学基金委、教育部、江苏省自然科学基金委等重点和面上项目多项。曾获国家自然科学四等奖、江苏省科技进步一、二等奖,2017年获教育部自然科学一等奖。

 

 

电荷转移介导的无机/有机界面三线态传能

主讲人:吴凯丰研究员

无机量子点与有机分子之间的三线态能量转移在光催化合成和太阳能高效转化等领域有重要应用前景。传统假设三线态传能以双电子协同交换的Dexter机制进行。然而,吴凯丰研究员团队基于时间分辨光谱的研究发现,由于单电荷转移相对于双电荷协同转移具有更强的界面电子耦合强度,无机/有机界面三线态传能通常都由电荷转移介导:当电荷转移为放热反应时,光谱上观测到的电荷转移中间态清晰表明了三线态传能由两步连续的电荷转移步骤构成;即使电荷转移为轻微吸热,传能速率对给受体距离的依赖关系也表明了传能由两步电荷转移构成。该规律的揭示实现了长距离(几个nm)的三线态敏化及光化学应用。

主讲人简介:

吴凯丰,研究员,博士生导师。2010年于中国科学技术大学获得材料物理学士学位;之后在美国埃默里大学从事超快光谱学研究,2015年获得物理化学博士学位;2015至2017年在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室从事博士后研究工作,研究方向为量子点光电器件。2017年入职中科院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室,任光电材料动力学研究组组长。近期研究工作主要通过先进的时间分辨光谱技术解析低维量子限域材料及有机分子的激发态动力学、界面电荷与能量转移机理,从而为高效率光能转化提供机制层面的指导,并展示相关原型器件。回国开展独立研究工作以来,以通讯作者身份发表J. Am. Chem. Soc. (9篇)、Nat. Commun. (3篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (3篇)等。

 

拓扑材料生长及拓扑半金属ZrSiSe中量子相变研究

主讲人:罗轩研究员

拓扑量子材料是近年来研究的热点之一。高质量单晶材料是研究其本征量子特性物理机理的关键。报告就如何生长高质量量子单晶材料作相关介绍。以拓扑半金属ZrSiSe为例,通过生长高质量ZrSiSe晶体,结合低温、磁场下电输运、扫描隧道谱测量和第一性原理计算,研究其量子相变的物理机理。基于双带模型分析霍尔电导,发现低温下电子和空穴载流子接近于补偿。微分电导谱分析结果也与输运结果相吻合。结合第一性原理计算,研究表明载流子浓度剧烈变化起源于温度降低费米能级移动导致新的电子型口袋的产生,从而证实温度驱动Lifshitz相变发生。此外,低温扫描隧道微分电导谱在费米能级附近观测到了“V型”态密度赝能隙结构,理论计算表明该赝能隙结构起源于自旋轨道耦合和电子关联效应引起激子不稳定性的共同作用。研究工作发现了ZrSiSe中温度驱动Lifshitz相变效应,揭示了该体系中关联效应引起的激子不稳定态,拓展了节线半金属研究方向。

主讲人简介:

罗轩,2001-2005年就读山西大学物理系物理学专业,获得学士学位。2005-2010年获得中国科学院固体物理研究所博士学位。2010-2013年在韩国浦项科技大学物理系从事博士后研究工作(合作导师Sang-Wook Cheong教授)。2014至今,为中国科学院合肥物质科学研究院任副研究员、研究员。主要研究兴趣:晶态量子功能材料的生长及调控研究。通过生长高质量量子功能单晶材料,开展极端条件下的物性研究。近五年来,以第一/通讯作者发表学术论文50多篇,包括1篇Phys. Rev. Lett.和13篇Phys. Rev. B,被引用2500余次,H因子25。


热电单晶与拓扑热电的探索研究

主讲人:付晨光研究员

近年来,热电研究呈现多元化趋势,与诸多邻近学科形成交融式发展并衍生出诸如磁控热电、拓扑热电、柔性热电、离子热电等新生交叉研究领域。这些新自由度的引入为以电声作用为根本的热电研究带来了更丰富的物理效应和潜在应用场景。本报告将主要围绕单晶热电材料和拓扑电子结构展开:在第一部分中,以半哈斯勒合金ZrNiSn和Zintl相Mg3(Sb,Bi)2这两类材料为研究对象,讲述单晶研究对于揭示高性能热电材料的缺陷结构、电子结构以及输运机制的重要性,并基于这些深入认识探索新的热电性能优化策略;第二部分将探讨拓扑量子材料的独特电子结构为热电研究带来的诸多新可能性,包括磁场增强赛贝克效应、横向热电能斯特效应等。

主讲人简介:

付晨光,浙江大学材料科学与工程学院“百人计划”研究员、博士生导师。2016年在浙江大学材料学院获得工学博士学位,2016-2020年受德国洪堡基金会“洪堡学者”项目资助在马普学会固体化学物理研究所从事博士后研究,期间曾担任拓扑热电研究小组组长。主要研究兴趣包括新型热电能量转换材料的设计与实现、拓扑量子材料的热电磁性质、固体材料的电子与声子结构以及晶体生长。以第一或通讯作者身份在Nat. Commun., Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Sci., Angew. Chem. Int. Ed., Research等国际期刊上发表论文20余篇。论文累计被引用4000余次、H因子29(Google Scholar),6篇入选ESI高被引论文,获授权中国和国际发明专利4项,受聘为Cell Press合作期刊The Innovation的青年编委。

 


声子、电子以及热电输运性质的第一性原理计算

主讲人:李武研究员

随着Boltzmann输运方程的求解和基于DFT计算原子和电子-声子间相互作用的最新进展,晶体中热输运和电输运的第一线原理计算已经成为可能。在这次报告中,将首先回顾声子玻尔兹曼输运方程,同时讨论几种声子散射机制。随后,将介绍应用于硅、GaAs、热电SnSe材料的声子限制迁移率计算,最后,将展示部分具有高热电性能的材料。

主讲人简介:

李武,2016年至今为深圳大学高等研究院研究员。2006年本科毕业于郑州大学,2011年于中国科学院物理研究所获博士学位,博士期间获中国科学院-马普学会联合培养博士生奖学金,于德国德累斯顿工业大学(TU Dresden)学习两年(2008-2010)。2011-2013年在法国原子能与替代能源委员会(CEA)从事博士后研究,2013-2015年作为玛丽居里学者在荷兰科学计算与模拟公司从事博士后研究,2015年在CEA任研究员。李武研究员主要从事材料输运性质的理论计算研究,是声子输运计算开源软件ShengBTE主要开发者。其在PRB等期刊发表论文50余篇,论文总引用4000余次。其为Science, PRL, Nature Communications等20余种期刊的审稿人。


辉碲铋矿族化合物载流子弛豫时间的高通量预测

主讲人:周字桢博士

近年来,科学家们发现很多高性能热电材料同时还属于另一类名为拓扑绝缘体的量子材料。对于这两类材料,人们通常都会关注其载流子弛豫时间的大小。然而由于涉及到复杂的电声散射机制,研究者通常很难准确计算其弛豫时间。早期人们一般采用简单的形变势理论获得带边位置的弛豫时间,或是基于电声耦合矩阵元方法获得与能量相关的精确弛豫时间。但是这两种方法都需要大量的第一性原理计算,所以到目前为止,预测复杂体系的弛豫时间依旧非常困难。最近,随着集群计算能力与计算机算法的不断突破,机器学习方法在新型功能材料的预测和筛选方面引起了人们强烈的研究兴趣,包括拓扑材料和热电材料。我们以辉碲铋矿族化合物为例,采用基于压缩传感技术的SISSO方法,获得了形式简单并且物理意义明确的一维描述符,它仅包含组成元素的基本物理属性。不需要任何第一性原理计算,我们的描述符能够快速准确地预测具有任意化学配比的辉碲铋矿族化合物载流子弛豫时间。

主讲人简介:

周字桢,2015年本科毕业于武汉大学,2020年继续就读于武汉大学材料与物理化学专业并获得硕士、博士学位,博士毕业后于2020年6月加入我院量子材料与器件研究中心从事博士后工作。主要研究方向为:能源材料、拓扑材料及大数据分析。