低維能量轉(zhuǎn)換材料與器件團(tuán)隊(duì)
低維能量轉(zhuǎn)換材料與器件課題組以BETVLCTOR偉德官方網(wǎng)站、新能源光電器件國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室和河北省光電信息材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為依托。課題組長為王淑芳教授，組內(nèi)現(xiàn)有教師12名，其中教授（含校聘）8人，副教授（含校聘）4人。教師中1人入選國務(wù)院特殊津貼專家，1人入選寶鋼優(yōu)秀教師，1人入選河北省 “三三三人才工程”一層次人選，2人獲河北省自然科學(xué)傑出青年基金資助，5人獲河北省自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金資助，1人獲河北省青年拔尖人才稱號。目前課題組有在讀博士研究生5人，碩士研究生20人。
課題組目前主要開展低維光電/熱電/光熱轉(zhuǎn)換材料的可控制備、物性調(diào)控和應(yīng)用研究。通過低維材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可控制備，研究其光-電、熱-電、光-熱等能量轉(zhuǎn)換過程的基本科學(xué)問題，發(fā)展材料制備新方法并發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新原理和新效應(yīng)，解決制約光能和熱能高效利用瓶頸，提高器件轉(zhuǎn)換效率。
研究方向
1、低維結(jié)構(gòu)的光電效應(yīng)與光熱電效應(yīng)
2、高效熱電材料與熱電輸運(yùn)新效應(yīng)
3、低維結(jié)構(gòu)光熱催化性能
科研條件
本課題組擁有完善的材料制備、結(jié)構(gòu)表征、器件構(gòu)築和性能測試等實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)驗(yàn)室中配置了研究所需的專用儀器設(shè)備，能夠保證光（熱）電、熱電、光熱催化三個主要研究方向科研工作的順利開展。其中40萬以上大型儀器設(shè)備7套，包括準(zhǔn)分子XeCl激光器、激光分子束外延設(shè)備、脈沖激光沉積-磁控濺射複合系統(tǒng)、塞貝克/電阻分析儀、激光熱導(dǎo)系數(shù)分析儀、薄膜熱導(dǎo)儀、SPS放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)等設(shè)備，另有真空熱壓燒結(jié)爐、單晶生長爐、微波化學(xué)合成儀、熱電測試分析儀、差式掃描量熱儀等熱電材料制備及性能檢測設(shè)備，半導(dǎo)體參數(shù)分析儀、微納電學(xué)測試探針臺、斯坦福DS345函數(shù)發(fā)生器和SR570低噪聲電流前置放大器、吉時利2400/2700數(shù)字源表等光電性能檢測設(shè)備，以及固定床催化反應(yīng)裝置、噴霧冷凍幹燥機(jī)、噴霧幹燥機(jī)、大面積模擬太陽光源、電化學(xué)工作站、藍(lán)電電池測試系統(tǒng)等催化劑制備和性能檢測設(shè)備。近年來，與美國加州大學(xué)洛杉磯分校、法國裡爾電子微電子與納米技術(shù)研究所、日本國立材料研究所及中國科學(xué)院物理研究所、北京納米能源與系統(tǒng)研究所、大連化學(xué)物理研究所、金屬研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等科研院所和高校建立了良好的科研合作關(guān)系。
脈沖激光沉積鍍膜與磁控濺射鍍膜系統(tǒng)
放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)、真空熱壓燒結(jié)爐
單晶生長爐、微波化學(xué)合成儀
塞貝克/電阻分析儀、激光熱導(dǎo)系數(shù)分析儀及薄膜熱導(dǎo)儀
熱電測試分析儀、差式掃描量熱儀
微納電學(xué)測試探針臺及半導(dǎo)體參數(shù)分析儀
自搭建側(cè)向光電測量及光電測量裝置
固定床催化反應(yīng)裝置、大面積模擬太陽光源、噴霧幹燥機(jī)
噴霧冷凍幹燥機(jī)、電化學(xué)工作站、藍(lán)電電池測試系統(tǒng)
科研成果
課題組近5年在Nat. Commun.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、Nano Energy、Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.等國際重要期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文近百篇；授權(quán)國家發(fā)明專利10餘項(xiàng)、轉(zhuǎn)化3項(xiàng)；承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、河北省自然科學(xué)基金重點(diǎn)/傑青/優(yōu)青項(xiàng)目、河北省青年拔尖人才項(xiàng)目等科研項(xiàng)目30餘項(xiàng)。
近期項(xiàng)目和論文列表
科研項(xiàng)目
1. SnSe單晶薄膜的外延生長及電聲輸運(yùn)協(xié)同調(diào)控，國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，2020-2023。
2. 層狀鈷氧化物薄膜光誘導(dǎo)的橫向熱電效應(yīng)研究,國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，2014-2017。
3. Mn4Si7基熱電材料的納米複合及其性能增強(qiáng)機(jī)理研究，國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，2019-2021。
4. 高性能Cu3SbSe4基熱電材料電聲輸運(yùn)行為的協(xié)同調(diào)控，國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，2019-2021。
5. 雙金屬驅(qū)動Z型光催化材料的制備及其在光催化全分解水中的應(yīng)用研究，國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，2018-2021。
6. 錳氧化物異質(zhì)結(jié)界面的電荷轉(zhuǎn)移、軌道重構(gòu)和磁性能及其調(diào)控研究，國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，2017-2019。
7. Co基Heusler合金薄膜的生長及表/界面磁性研究，國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目，2016-2018。
8. 高取向BiCuSeO基薄膜的制備與熱電性能增強(qiáng)機(jī)理研究，河北省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，2017-2019。
9. 層狀鈷氧化物納米結(jié)構(gòu)薄膜的可控生長及電熱輸運(yùn)性能研究，河北省自然科學(xué)基金傑青項(xiàng)目，2013-2015。
10. 矽基新型二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的制備，表/界面調(diào)控和側(cè)向光伏效應(yīng)研究， 河北省自然科學(xué)基金傑青項(xiàng)目，2018-2020。
11. 量子點(diǎn)彌散高錳矽基材料的熱電性能及其增強(qiáng)機(jī)理研究，河北省自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目，2020-2022。
12. 氫氧化鎳與過渡金屬氮化物的界面作用及其電催化析氫性能調(diào)控，河北省自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目，2019-2021。
13. ITO/Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)側(cè)向光伏效應(yīng)的調(diào)控和瞬態(tài)光譜研究，河北省自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目，2017-2019。
14. 錳氧化物異質(zhì)結(jié)電荷轉(zhuǎn)移和結(jié)構(gòu)重構(gòu)的調(diào)控及其磁性能研究，河北省自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目，2017-2019。
15. 高Zn含量(Ga1-xZnx)(N1-xOx)的p型摻雜及其在光解水中的應(yīng)用，河北省自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目，2016-2018。
16. 二維層狀硫?qū)倩衔餆犭姳∧す庹T導(dǎo)熱電壓效應(yīng)研究，河北省高層次人才資助重點(diǎn)項(xiàng)目，2019-2021。
17. 河北省青年拔尖人才項(xiàng)目（喬雙）。
18. Bi2Te3/HMS雙層寬溫區(qū)熱電材料的制備及性能優(yōu)化研究，中央引導(dǎo)地方項(xiàng)目，2020-2022。
代表性論文
1. Selective light absorber-assisted single nickel atom catalysts for ambient sunlight-driven CO2 methanation. Nature Communications, 2019, 10, 2359.
2. Lateral bipolar photoresistance effect in the CIGS heterojunction and its application in position sensitive detector and memory device, Science Bulletin, 65, 477-485 (2020).
3. Fe3Si Assisted Co3O4 Nanorods: A case study of photothermal catalytic CO oxidation under ambient solar irradiation. Nano Energy, 2019, 62, 653.
4. Significant average ZT enhancement in Cu3SbSe4-based thermoelectric material via softening p-d hybridization, Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7, 17648-17654.
5. Ultrabroadband, large sensitivity position sensitivity detector based on a Bi2Te2.7Se0.3/Si heterojunction and its performance improvement by Pyro-Phototronic effect, Advanced Electronic Materials, 2019, 5, 1900786.
6. Piezophototronic effect enhanced photoresponse of the flexible Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) heterojunction photodetectors, Advanced Functional Materials, 2018, 28, 1707311.
7. MnS incorporation into higher manganese silicide yields a green thermoelectric composite with high performance/price ratio, Advanced Science, 2018, 5, 1800626.
8. Ultrahigh, Ultrafast, and Self-Powered Visible-Near-Infrared Optical Position-Sensitive Detector Based on a CVD-Prepared Vertically Standing Few-Layer MoS2/Si Heterojunction, Advanced Science, 2018, 5, 1700502.
9. ZnO nanowire based CIGS solar cell and its efficiency enhancement by the piezo-phototronic effect, Nano Energy, 2018, 49, 508-514.
10. Synthesis of mesoporous Fe3Si aerogel as a photothermal material for highly efficient and stable corrosive-water evaporation，Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6, 23263-23269
11. Polarization and charge-transfer effect on the transport properties in two-dimensional electron gases/LaNiO3 heterostructure, Applied Physics Letters, 2018, 112, 021601.
12. Passivation of defect states in anatase TiO2 hollow spheres with Mg doping: Realizing efficient photocatalytic overall water splitting. Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 45, 11145.
13. Large lateral photovoltage observed in MoS2 thickness-modulated ITO/MoS2/p-Si heterojunctions, ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9, 18377-18387.
14. Joint effect of gate bias and light illumination on metallic LaAlO3/SrTiO3 interface, Applied Physics Letters, 2017, 111, 231602.
15. Multicomponent Chalcogenides with Diamond-Like Structure as Thermoelectrics. In: Skipidarov S., Nikitin M. (eds) Novel Thermoelectric Materials and Device Design Concepts. Springer-Nature.(英文專著).
人才培養(yǎng)
近年來，課題組多名研究生獲得國家獎學(xué)金、河北省優(yōu)秀博士/碩士研究生學(xué)位論文獎、河北省優(yōu)秀畢業(yè)生稱號等。培養(yǎng)的博士畢業(yè)生目前均就職于省內(nèi)外知名高校；培養(yǎng)的碩士畢業(yè)生一部分就職于教育機(jī)構(gòu)或國內(nèi)光電類/信息類/能源類企事業(yè)單位，一部分赴日本國立材料研究所（NIMS）、中科院物理所、中國科技大學(xué)、複旦大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京師範(fàn)大學(xué)等科研院所或高校繼續(xù)攻讀博士學(xué)位。
