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      一、研究中心概况

      南开大学材料科学与工程学院光子学/电子学材料研究中心成立于20157月,目前有教授两名,讲师三名,并在不断扩大师资力量。研究中心以硅光子学与储能器件研究为基础,开拓研发新型光子学和纳米电子学材料和器件,重点研究先进硅光子学材料、新型储能和高效光电转换材料、纳米电子器件等。目标是建设成一个集前沿基础研究、应用研究和技术开发为一体的科学研究和人才培养基地。


      孙甲明教授团队


      朱剑教授团队


      孙甲明教授课题组主要研究工作围绕以原子层沉积工艺合成和调控新型光子学和电子学复合材料,构建纳米复合薄膜器件,研究方向涵盖硅集成微电子材料、光电转换材料、纳米功能材料、储能材料、柔性电子材料,研发新型光电子器件制造与测控技术;紧密围绕国家重大战略需求和世界科学发展前沿,开拓光电功能薄膜的新特质和新应用。

      原子层沉积系统实验室


      光电子器件综合测试分析实验室


      稀土离子掺杂的硅基纳米复合薄膜电致发光器件


      用于锂电池的均匀且连续的多层纳米管状结构材料


      朱剑教授的团队(纳米级先进材料与增材制造实验室,nAMLAB)致力于研究新型非硅电子、光电子器件及柔电器件的研究。课题组主要从事纳米材料的合成和大面积组装,探索纳米材料在低成本、高性能、柔性/可拉伸电子和光电子领域的应用,这些研究工作有望在人工智能、医疗保健、生物植入、人机界面和物联网等领域发挥重要作用。研究内容包括:1. 纳米半导体材料. 利用溶液法进行大量制备、组装二维材料,并应用于逻辑电路、光电探测和类脑计算方面的研究;2. 柔性导体材料. 通过设计导体材料的单分散性和可扩展性,组装网络和优化界面来增强宏观材料的化学和物理性质,追求高精度、优异机械弹性及高电导互连的可变形微电子系统,满足开发高度集成的人机交互可穿戴和可修复电子光子皮肤的巨大需求;3. 微型与柔性能源器件. 研究可拓展、低成本高性能的柔性电池技术,探索可持续发展清洁能源转换与存储体系,将其应用于健康监护、柔性电子、应变传感、可植入器件等领域,解决全球能源需求迅速增长及环境问题。 



      二、团队负责人简介

      孙甲明教授

      研究方向为硅基光子学与储能器件。从事硅基电致发光研究20余年,分别在离子注入的硅pnLED、纳米硅、稀土离子掺杂的硅基氧化物 MOS结构电致发光器件研究方面取得了较大的进展。2006年回国工作,创建了南开大学硅光子学与储能器件实验室。目前在国内外核心期刊发表论文100余篇,承担国家“973”项目子课题及国家自然科学基金等多个科研项目,现任中国发光学会和中国掺杂纳米材料发光会议委员。

      20157月至今,南开大学,材料科学与工程学院,教授

      200610-20156月,南开大学,物理学院,教授。

      200110-20069月,德国开姆尼茨罗森道夫研究中心,博士后

      200010-20019月,日本东京大学工学部电子科学系,博士后

      19989-20009月,中国科学院物理研究所,博士后

      19959-19987月,中国科学院长春光机与物理所,凝聚态物理,博士

      19919-19947月,中国科学院光机与物理所,凝聚态物理,硕士

      19879-19917月,吉林大学,固体物理学,学士


      朱剑教授

      朱剑教授于2007年获得南开大学理学学士学位和天津大学工学学士学位。2013年在美国密歇根大学安娜堡分校获得化学工程博士学位,之后在美国伊利诺斯州埃文斯顿的西北大学进行博士后研究。2017年,朱剑教授加入南开大学,任材料科学与工程学院教授。目前,在Nature, Nat. Nanotechnol., Adv. Mater., Nano Lett.以及其他顶级期刊上发表论文四十余篇。其工作成果刊登在Phys.Org, Wired, Discovery News, Science Daily等网站上。


      三、课题组成员简介

      杨扬

      主要从事光电材料及薄膜器件的研究,包括稀土掺杂氧化物以及杂化钙钛矿等光电功能材料,利用原子层沉积工艺制备硅基电致发光器件。

      2018年至今 南开大学 材料科学与工程学院 助理研究员

      20169-20186月 南开大学 材料科学与工程学院 博士后

      20147-20168月 山东大学-浪潮集团 联培博士后

      20099-20146月 浙江大学 材料科学与工程学系 工学博士

      20059-20096月 浙江大学 材料科学与工程学系 工学学士


      刘俊庆

      主要从事原子/分子层沉积技术及应用研究,通过先进薄膜材料与表/界面工程,开发储能材料与器件。

      201608-至今 南开大学 材料科学与工程学院 讲师

      201410-201509月 柏林自由大学 化学 联合培养博士

      201209-201601月 天津大学 材料学 工学博士

      201009-201207月 天津大学 材料学 工学硕士

      200609-201007月 天津大学 材料科学与工程 工学学士


      尹  君

      尹君,2014年获得南开大学物理学学士学位、数学与应用数学学士学位,2019年获得清华大学物理学博士学位,原子分子与光物理实验方向,期间于20182019年前往普渡大学化学系进行访问学习。20197月加入南开大学,任材料科学与工程学院讲师。目前,主要从事微纳光电子学的相关研究工作:新型光电子器件的制备、表征与测试,原型器件的工作原理及其机制等基础性研究。


      四、孙甲明教授团队近年科研成果

      [1] Advanced Materials 33, 2100783 (2021), Highly Efficient Pure-Blue Light-Emitting Diodes Based on Rb and Cl Alloyed Metal Halide Perovskite.

      [2] Journal of Alloys and Compounds 885, 160993 (2021), Electroluminescent polycrystalline Er-doped Lu3Al5O12 nanofilms fabricated by atomic layer deposition on silicon.

      [3] Applied Physics Letters 118, 141104 (2021), Highly efficient and stable electroluminescence from Er-doped Ga2O3 nanofilms fabricated by atomic layer deposition on silicon.

      [4] Scripta Materialia 196, 113750 (2021), Bright red electroluminescence from Al2O3/Eu2O3 nanolaminate films fabricated by atomic layer deposition on silicon.

      [5] Optics Express 29(1), 37-47 (2021), Electroluminescent Y3Al5O12 nanofilms fabricated by atomic layer deposition on silicon: Using Yb as the luminescent dopant and crystallization impetus.

      [6] Journal of Alloys and Compounds 832, 154964 (2020), Silicon-based electroluminescent polycrystalline Er-doped Yb3Al5O12 nanofilms fabricated by atomic layer deposition.

      [7] Journal of Physics D: Applied Physics 53, 215104 (2020), Control of interaction between Tm2O3 layers in electroluminescent Al2O3/Tm2O3 nanolaminate films fabricated by atomic layer deposition.

      [8] Optical Materials 107, 110125 (2020), Exploration of the green electroluminescence from Al2O3/Ho2O3 nanolaminate films fabricated by atomic layer deposition on silicon.

      [9] Journal of Materials Chemistry A 8, 25371-25381 (2020), Carbon-confined ultrasmall T-Nb2O5 nanocrystals anchored on carbon nanotubes by pyrolysing MLD-niobiumcone films for enhanced electrochemical applications.

      [10] Journal of Materials Chemistry A 8, 18087-18093 (2020), Surface modification of garnet solid electrolytes with amorphous SnO2 via atomic layer deposition.

      [11] Journal of Materials Chemistry A 8, 5671-5678 (2020), Enhanced surface binding energy regulates uniform potassium deposition for stable potassium metal anodes.

      [12] Electrochimica Acta 331, 135268 (2020), Atomic layer deposition and structure optimization of ultrathin Nb2O5 films on carbon nanotubes for high-rate and long-life lithium ion storage.

      [13] Physica Status Solidi - RRL 13, 1900137 (2019), Energy transfer under electrical excitation and enhanced electroluminescence in the nanolaminate Yb,Er co-doped Al2O3 films.

      [14] Nanomaterials 9(3), 413 (2019), Blue electroluminescent Al2O3/Tm2O3 nanolaminate films fabricated by atomic layer deposition on silicon.

      [15] Electrochimica Acta 319, 490-498 (2019), Precise growth of Al2O3/SnO2/CNTs composites by a two-step atomic layer deposition and their application as an improved anode for lithium ion batteries.

      [16] Applied Physics Letters 114, 211102 (2019), Near-infrared electroluminescence from metal-oxide-semiconductor devices with erbium-doped gadolinium oxide on silicon.

      [17] Applied Surface Science 484, 600-609 (2019), Growth of ultrathin SnO2 on carbon nanotubes by atomic layer deposition and their application in lithium ion battery anodes.

      [18] Optical Materials 80, 209-215 (2018), Electroluminescent Yb2O3:Er and Yb2Si2O7:Er nanolaminate films fabricated by atomic layer deposition on silicon.

      [19] Scripta Materialia 151, 1-5 (2018), Near-infrared electroluminescence from atomic layer doped Al2O3:Yb nanolaminate films on silicon.

      [20] Optics Express 26(7), 9344-9352 (2018), Intense electroluminescence from atomic layer doped Al2O3/Tb2O3 nanolaminate films on silicon.


      五、朱剑教授团队近年科研成果

      [1] Liu, H.-Y.; Yin, J.; Gao, X.; Zhao, S.; Bian, G.; Li, J.; Wang, C.-P.; Zhu, J.*, Scalable Submicron Channel Fabrication by Suspended Nanofiber Lithography for Short-Channel Field-Effect Transistors. Adv. Funct. Mater. 2021, 2109254.

      [2] Zhao, S.; Liu, H.-Y.; Cui, L.; Kang, Y.; Bian, G.; Yin, J.; Yu, J.-C.; Chang, Y.-W.; Zhu, J.*, Elastomeric Nanodielectrics for Soft and Hysteresis-Free Electronics. Adv. Mater.2021, 2104761.

      [3] Wang, C.-P.; Feng, Y.; Sun, H.; Wang, Y.; Yin, J.; Yao, Z.*; Bu, X.-H.*; Zhu, J.*, Self-Optimized Metal–Organic Framework Electrocatalysts with Structural Stability and High Current Tolerance for Water Oxidation. ACS Catal. 2021, 11, 12, 7132–7143.

      [4] Bian, G.; Yin, J.; Zhu, J*, Recent Advances on Conductive 2D Covalent Organic Frameworks. Small 2021, 2006043.

      [5] Kang, Y.; Wang, G.; Zhao, S.; Li, J.; Di, L.; Feng, Y.; Yin, J.; Zhu, J.*, Electronics from High‐Resolution Printable and Elastomeric Conductors from Strain‐Adaptive Assemblies of Metallic Nanoparticles with Low Aspect Ratios. Small 2020, 16 (50), 2004793.

      [6] Gao, X. X.; Yin, J.; Bian, G.; Liu, H. Y.; Wang, C. P.; Pang, X. X.; Zhu, J.*, High-Mobility Patternable MoS2 Percolating Nanofilms. Nano Res. 2020.

      [7] Wang, C.-P.; Liu, H.-Y.; Bian, G.; Gao, X.; Zhao, S.; Kang, Y.; Zhu, J.*; Bu, X.-H.*, Metal-Layer Assisted Growth of Ultralong Quasi-2D MOF Nanoarrays on Arbitrary Substrates for Accelerated Oxygen Evolution. Small 2019, 15 (51), 1906086.

      [8] Gao, X.;  Bian, G.; Zhu, J.*, Electronics from Solution-Processed 2D Semiconductors. J. Mater. Chem. C 2019, 7, 12835-12861.

      [9] Wang, Z.#;  Kang, Y.#;  Zhao, S.#; Zhu, J.*, Self-Limiting Assembly Approaches for Nanoadditive Manufacturing of Electronic Thin Films and Devices. Adv. Mater. 2019, 1806480.

      [10] Zhu, J.; Yang, M.; Emre, A.; Bahng, J. H.; Xu, L.; Yeom, J.; Yeom, B.; Kim, Y.; Johnson, K.; Green, P.; Kotov, N. A.*, Branched Aramid Nanofibers. Angew. Chem. 2017, 56, 11744-11748.

      [11] Zhu, J.; Hersam, M. C.*, Assembly and Electronic Applications of Colloidal Nanomaterials. Adv. Mater. 2017, 29, 1603895.



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