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科研团队

夺金宝:低维能量转换材料与器件

添加时间:2020-07-16 16:12:54  浏览次数: 次

 
低维能量转换材料与器件团队

低维能量转换材料与器件课题组以夺金宝、新能源光电器件国家地方联合工程实验室和河北省光电信息材料重点实验室为依托。课题组长为王淑芳教授,组内现有教师12名,其中教授(含校聘)8人,副教授(含校聘)4人。教师中1人入选国务院特殊津贴专家,1人入选宝钢优秀教师,1人入选河北省 “三三三人才工程”一层次人。2人获河北省自然科学杰出青年基金资助,5人获河北省自然科学优秀青年基金资助,1人获河北省青年拔尖人才称号。目前课题组有在读博士研究生5人,硕士研究生20人。

       课题组目前主要开展低维光电/热电/光热转换材料的可控制备、物性调控和应用研究。通过低维材料的结构设计与可控制备,研究其光-电、热-电、光-热等能量转换过程的基本科学问题,发展材料制备新方法并发现新现象、新原理和新效应,解决制约光能和热能高效利用瓶颈,提高器件转换效率。
 
研究方向
    1、低维结构的光电效应与光热电效应
    2、高效热电材料与热电输运新效应
    3、低维结构光热催化性能
 
科研条件
       本课题组拥有完善的材料制备、结构表征、器件构筑和性能测试等实验平台,实验室中配置了研究所需的专用仪器设备,能够保证光(热)电、热电、光热催化三个主要研究方向科研工作的顺利开展。其中40万以上大型仪器设备7套,包括准分子XeCl激光器、激光分子束外延设备、脉冲激光沉积-磁控溅射复合系统、塞贝克/电阻分析仪、激光热导系数分析仪、薄膜热导仪、SPS放电等离子烧结系统等设备,另有真空热压烧结炉、单晶生长炉、微波化学合成仪、热电测试分析仪、差式扫描量热仪等热电材料制备及性能检测设备,半导体参数分析仪、微纳电学测试探针台、斯坦福DS345函数发生器和SR570低噪声电流前置放大器、吉时利2400/2700数字源表等光电性能检测设备,以及固定床催化反应装置、喷雾冷冻干燥机、喷雾干燥机、大面积模拟太阳光源、电化学工作站、蓝电电池测试系统等催化剂制备和性能检测设备。近年来,与美国加州大学洛杉矶分校、法国里尔电子微电子与纳米技术研究所、日本国立材料研究所及中国科学院物理研究所、北京纳米能源与系统研究所、大连化学物理研究所、金属研究所、北京大学、清华大学、北京航空航天大学等科研院所和高校建立了良好的科研合作关系。
 

脉冲激光沉积镀膜与磁控溅射镀膜系统

放电等离子烧结系统、真空热压烧结炉

单晶生长炉、微波化学合成仪

塞贝克/电阻分析仪、激光热导系数分析仪及薄膜热导仪

热电测试分析仪、差式扫描量热仪

微纳电学测试探针台及半导体参数分析仪

自搭建侧向光电测量及光电测量装置

固定床催化反应装置、大面积模拟太阳光源、喷雾干燥机

喷雾冷冻干燥机、电化学工作站、蓝电电池测试系统

 

科研成果
       课题组近5年在Nat. Commun.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、Nano Energy、Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.等国际重要期刊上发表学术论文近百篇;授权国家发明专利10余项、转化3项;承担国家自然科学基金项目、河北省自然科学基金重点/杰青/优青项目、河北省青年拔尖人才项目等科研项目30余项。
 
近期项目和论文列表
科研项目
1. SnSe单晶薄膜的外延生长及电声输运协同调控,国家自然科学基金面上项目,2020-2023。
2. 层状钴氧化物薄膜光诱导的横向热电效应研究,国家自然科学基金面上项目,2014-2017。
3. Mn4Si7基热电材料的纳米复合及其性能增强机理研究,国家自然科学基金青年项目,2019-2021。
4. 高性能Cu3SbSe4基热电材料电声输运行为的协同调控,国家自然科学基金青年项目,2019-2021。
5. 双金属驱动Z型光催化材料的制备及其在光催化全分解水中的应用研究,国家自然科学基金青年项目,2018-2021。
6. 锰氧化物异质结界面的电荷转移、轨道重构和磁性能及其调控研究,国家自然科学基金青年项目,2017-2019。
7. Co基Heusler合金薄膜的生长及表/界面磁性研究,国家自然科学基金青年项目,2016-2018。
8. 高取向BiCuSeO基薄膜的制备与热电性能增强机理研究,河北省自然科学基金重点项目,2017-2019。
9. 层状钴氧化物纳米结构薄膜的可控生长及电热输运性能研究,河北省自然科学基金杰青项目,2013-2015。
10. 硅基新型二维异质结构材料的制备,表/界面调控和侧向光伏效应研究, 河北省自然科学基金杰青项目,2018-2020。
11. 量子点弥散高锰硅基材料的热电性能及其增强机理研究,河北省自然科学基金优青项目,2020-2022。
12. 氢氧化镍与过渡金属氮化物的界面作用及其电催化析氢性能调控,河北省自然科学基金优青项目,2019-2021。
13.  ITO/Si异质结构侧向光伏效应的调控和瞬态光谱研究,河北省自然科学基金优青项目,2017-2019。
14. 锰氧化物异质结电荷转移和结构重构的调控及其磁性能研究,河北省自然科学基金优青项目,2017-2019。
15. 高Zn含量(Ga1-xZnx)(N1-xOx)的p型掺杂及其在光解水中的应用,河北省自然科学基金优青项目,2016-2018。
16. 二维层状硫属化合物热电薄膜光诱导热电压效应研究,河北省高层次人才资助重点项目,2019-2021。
17. 河北省青年拔尖人才项目(乔双)。
18. Bi2Te3/HMS双层宽温区热电材料的制备及性能优化研究,中央引导地方项目,2020-2022。
 
代表性论文
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.(英文专著).

人才培养
       近年来,课题组多名研究生获得国家奖学金、河北省优秀博士/硕士研究生学位论文奖、河北省优秀毕业生称号等。培养的博士毕业生目前均就职于省内外知名高校;培养的硕士毕业生一部分就职于教育机构或国内光电类/信息类/能源类企事业单位,一部分赴日本国立材料研究所(NIMS)、中科院物理所、中国科技大学、复旦大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、华中科技大学、北京师范大学等科研院所或高校继续攻读博士学位。

 

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