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个人简介
现任中国科学院物理研究所研究员、博士生导师。1991年博士毕业于中国科学院物理研究所,德国海德堡(Heidelberg)大学和拜罗伊特(Bayreuth)大学洪堡学者。长期从事材料化学与功能材料研究,提出了高温气相原子基团输运调控新机制,发展了宽禁带半导体碳化硅晶体生长新方法,解决了生长过程中抑制相变、消除缺陷和扩径等难题,实现了我国碳化硅晶体生长和加工技术从零到一、产品从无到有、产业自主可控,近三年晶片累计销售达11.4亿元,带动了我国宽禁带半导体产业的快速发展;发现了金属插层铁硒基系列高温超导体,开辟了国际超导研究新方向,被《自然-材料》社论列为本世纪超导研究的主要进展之一;提出结构基元设计先进功能材料的学术思想,突破了晶体化学领域“鲍林规则”,发现152种全新的电磁功能晶体。
发表学术论文450余篇,他引11000余次,单篇最高他引1000余次;制定国家标准3项;授权发明专利63项(国际专利6项)。获国家杰出青年科学基金(1999)、“万人计划”领军人才(2014)、国家级“新世纪百千万人才工程”(2009年),曾任中国晶体学会副理事长(2004-2012)和国际衍射数据中心(ICDD)全球副主席(2016-2020),中国科学院物理研究所先进材料实验室主任(2012-2022),ICDD技术委员会中国区主席(2004至今),中国物理学会x射线衍射专业委员会主任(2013至今)。
获国家自然科学二等奖(1/5)、中科院科技促进发展奖(1/10)、新疆生产建设兵团科技进步一等奖(1/15)、中科院杰出科技成就奖(2/17)和中国发明协会特等奖(个人)和中科院“朱李月华”优秀教师奖,当选ICDD杰出会士(Distinguished Fellow,2003)。
课题组网页:
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教育背景
学历
学位
出国学习工作
工作经历
社会兼职
教授课程
专利与奖励
奖励信息
专利成果
代表性成果
1. 宽禁带半导体晶体:
碳化硅晶体是新能源汽车、光伏和5G通讯等领域亟需的战略性半导体材料,是材料领域发展最快、国际竞争最激烈的方向之一。但其晶体构型多,易相变;生长温度高(2300℃),温场难控制,易产生缺陷;无法采用传统方法实现晶体扩径,生长大尺寸碳化硅晶体的难度极大。至上世纪末,只有美、日等国掌握2英寸晶体生长技术,对我国实施全面技术封锁。
通过发现并利用碳化硅/石墨异质双界面的自发成核规律,发明了电场-磁场-热场高效耦合的单晶生长方法和装备,攻克了晶体扩径这一学术界公认的难题。在国内最早开展成果转化,创立国内第一家碳化硅晶体产业化公司,向中电科13所和55所、三安光电、中芯集成、东莞天域、普兴电子等100多家科研机构和企业批量供片,产品应用于某重大工程型号中,并向美国安森美和德国英飞凌等出口晶片,近三年晶片累计销售11.4亿人民币,导电晶片市场份额国内第一、全球并列第四,带动了我国碳化硅材料、器件和模块产业链的快速发展。
获2020年中科院科技促进发展奖,2015年新疆生产建设兵团科技进步一等奖,2009年中国发明协会发明创业特等奖。
2. 新型高温超导体方向:
发现新高温超导体对于解决高温超导机理等重大科学问题至关重要,同时对推动其在信息、医疗等领域应用具有重要意义。但新高温超导体的发现举步维艰,从1986年发现铜基超导体,历时22年才发现铁砷基超导体,主要是缺乏探索新超导体的有效方法。
针对这一重大基础研究难题,提出在铁硒基层间引入碱金属层,改变铁硒基元的序构,使其由同向排列变为镜面对称排列,发明了超导临界温度为30-46 K的KxFe2Se2和Ax(NH3)yFe2Se2(A = Li,Na,Ca,Sr,Ba,Eu,Yb)系列金属插层铁硒超导体及其构造方法,突破了麦克米兰极限温度。该系列新超导体的电子结构明显不同于其它铁基超导体,突破了已建立的铁基超导机理物理图像,成为铁基高温超导机理研究的转折点。被国际期刊《自然》和《科学》及其子刊(27篇)、《物理学评论快报》(40篇)等引用,引领了42个国家和地区的350个研究组相继开展研究。
《物理学评论B》为纪念创刊50周年,从已发表的19万多篇文章中挑选出50篇最具学术影响力的里程碑论文,“KxFe2Se2的发现是唯一来自中国大陆学者的工作”。《自然-材料》在纪念超导发现百年的社论中重点引用并将其列为“本世纪超导研究代表性进展”。汤森路透在《研究前沿2013》中将“金属插层铁硒超导体”列为物理学10个最活跃的前沿研究之首,并肯定了中国在该前沿领域的优势。
代表性论文
1. Superconductivity in the iron selenide KxFe2Se2 (1≤x≤1.0), Physical Review B 82, 180520(2010) J.G.Guo,S.F.Jin,G.Wang,S.C.Wang, K.X.Zhu, T.T.Zhou, M.He, and X.L.Chen* 入选“Physical Review B“创刊50周年里程碑论文。
2. Observation of superconductivity at 30~46 K in AxFe2Se2 (A=Li,Na, Ba, Sr, Ca, Yb, and Eu), Scientific Reports 2(2012), 426. T.P. Ying, X.L. Chen*, G. Wang*, S.F. Jin, T.T. Zhou, X.F. Lai, H. Zhang, and W.Y. Wang 提出利用低温途径探索铁基超导体,成功解决插层铁硒基体系中的微观相分离问题。
3. Quasi-two-dimensional superconductivity from dimerization of atomically ordered AuTe2Se4/3 cubes, Nature Communications, 7. 781 (2017). J. G. Guo, X. Chen, X. Y. Jia, Q. H. Zhang, N. Liu, H. C. Lei, S. Y. Li, L. Gu, S. F. Jin, X. L. Chen*
4. Superatomic-charge-density-wave in cluster-assembled Au6Te12Se8 superconductor, Journal of the American Chemical Society 144, 45, 20915–20922 (2022). X. Chen, G. Fei, Y.P. Song, T.P. Ying*, D.J. Huang, B.Y. Pan, X.F. Yang, K.Y. Chen, X.H. Zhan, J.J. Wang, H.Y. Gou, X. Chen, S.Y. Li, J.G. Cheng, X.B. Liu, H. Hosono, J.G. Guo*, X.L. Chen*
5. Superconducting phases in potassium-intercalated ironselenides, Journal of the American Chemical Society 135 (2013), 2951-2954. T.P. Ying, X.L. Chen*, G. Wang*, S.F. Jin, X.F. Lai, T.T. Zhou, H. Zhang, S.J.Shen, and W.Y. Wang.
6. Intercalating Anions between Terminated Anion Layers: Unusual Ionic S−Se Bonds and Hole-Doping Induced Superconductivity in S0.24(NH3)0.26Fe2Se2, Journal of the American Chemical Society 141,13849 (2019) R.J. Sun, S.F. Jin*, L. Gu, Q.H. Zhang, Q.Z. Huang, T.P. Ying, Y. Peng, J. Deng, Z.P. Yin, X.L. Chen*
7. Competition of superconductivity and charge density wave in selective oxidized CsV3Sb5 thin flakes, Physical Review Letters 127, 237001 (2021). Y. P. Song†, T. P. Ying†, X. Chen, X. Han, Y. Huang, X. X. Wu*, A. P. Schnyder, J.-G. Guo*, X. L. Chen*
3. 先进功能材料方向:
针对传统试错法探索新材料耗时费力等难题,提出以决定物性的原子基团为结构基元,通过调控配位原子种类、连接方式等探索新晶体材料和发现新效应的学术思想,突破了传统新晶体探索方式的束缚,生长出152种全新的光、电、磁化合物晶体,取得突破结构规则的新化合物、宽禁带室温铁磁半导体、T-石墨烯等重要发现。精确测定275个化合物的晶体学衍射数据,被国际权威数据库ICDD-PDF收录,成为材料、物理、化学等领域的标准参考数据。
代表性论文:
1. Stableoxoborate with edge-sharing BO4 tetrahedra synthesized under ambient pressure, Angewandte Chemie International Edition 49 (2010) 4967-4970. S.F. Jin, G.M. Cai, W.Y. Wang, M. He, S.C. Wang, and X.L. Chen* 突破晶体结构领域公认的“鲍林规则”,首次在常压下发现硼氧四面体共棱连接的KZnB3O6晶体,且结构稳定至熔点。
2. Defect-Induced Magnetism in Neutron Irradiated 6H SiC Single Crystals, Physical Review Letters 106 (2011), 087205 Y. Liu, G. Wang*, S.C. Wang, J.H. Yang, L. Chen, X.B. Qin, B. Song, B.Y.Wang, and X.L. Chen* 铁磁性新起源: 利用中子辐照在硅碳四面体中引入浓度可调的硅碳双空位缺陷,首次获得了具有室温铁磁性的碳化硅单晶材料,并给出了理论解释。
3. 4H-SiC: a new nonlinear material for midinfrared lasers, Laser & Photonics Reviews 7 (2013), 831–838. S.C. Wang, M.J. Zhan, G. Wang*, H.W. Xuan, W. Zhang, C.J. Liu, C.H. X, Y.Liu, Z.Y. Wei, and X.L. Chen* 首次将碳化硅用作中红外非线性光学晶体,分别基于4H碳化硅晶体的差频和光参量放大获得了中红外激光输出,碳化硅高的激光损伤阈值有望解决目前中红外非线性光学晶体面临的瓶颈问题。
4. Y. Liu, G. Wang*, Q.S. Huang, L.W. Guo, and X.L. Chen*, ‘Structural andElectronic Properties of T Graphene: A Two-Dimensional Carbon Allotrope withTetrarings’, Physical Review Letters 108(2012), 225505. 预测了具有类石墨烯能带结构的四方对称新二维碳材料:T-型石墨烯
5. Anderson Localization of electrons in LixFe7Se8, Science Advances, 2, e501283 (2016) T.P. Ying, Y.Q. Gu, X. Chen, X.B. Wang, S.F. Jin, L.L. Zhao, W. Zhang, X.L. Chen*
发表著作
科研活动
科研项目
参与会议
指导学生
已指导学生
李喜珍 博士研究生 070205-凝聚态物理
朱丽娜 博士研究生 070205-凝聚态物理
简基康 博士研究生 070205-凝聚态物理
杨林涛 博士研究生 070205-凝聚态物理
何明 博士研究生 070205-凝聚态物理
杨慧 博士研究生 070205-凝聚态物理
杜银霄 博士研究生 070205-凝聚态物理
赵梅 博士研究生 070205-凝聚态物理
王皖燕 博士研究生 070205-凝聚态物理
贺蒙 博士研究生 070205-凝聚态物理
王刚 博士研究生 070205-凝聚态物理
贾连锁 博士研究生 070205-凝聚态物理
武莉 博士研究生 070205-凝聚态物理
戴雷 博士研究生 070205-凝聚态物理
赵怀周 博士研究生 070205-凝聚态物理
王文军 博士研究生 070205-凝聚态物理
孙玉平 博士研究生 070205-凝聚态物理
宋波 博士研究生 070205-凝聚态物理
鲍慧强 博士研究生 070205-凝聚态物理
蔡格梅 博士研究生 070205-凝聚态物理
李辉 博士研究生 070205-凝聚态物理
彭同华 博士研究生 070205-凝聚态物理
刘军 博士研究生 070205-凝聚态物理
金士锋 博士研究生 070205-凝聚态物理
李苗 博士研究生 070205-凝聚态物理
黄勇刚 博士研究生 070205-凝聚态物理
姜良宝 博士研究生 070205-凝聚态物理
郭建刚 博士研究生 070205-凝聚态物理
朱开兴 博士研究生 070205-凝聚态物理
左思斌 博士研究生 070205-凝聚态物理
刘春俊 博士研究生 070205-凝聚态物理
王顺冲 博士研究生 070205-凝聚态物理
刘宇 博士研究生 070205-凝聚态物理
林菁菁 博士研究生 070205-凝聚态物理
周婷婷 博士研究生 070205-凝聚态物理
王军 博士研究生 070205-凝聚态物理
孙伟 博士研究生 070205-凝聚态物理
赖晓芳 博士研究生 070205-凝聚态物理
郭钰 博士研究生 070205-凝聚态物理
娄艳芳 博士研究生 070205-凝聚态物理
应天平 博士研究生 070205-凝聚态物理
黄郊 博士研究生 070205-凝聚态物理
贾玉萍 博士研究生 070205-凝聚态物理
申士杰 博士研究生 070205-凝聚态物理
李丹丹 博士研究生 070205-凝聚态物理
吴肖志 硕士研究生 085204-材料工程
王波 博士研究生 070205-凝聚态物理
袁端端 博士研究生 070205-凝聚态物理
范晓 博士研究生 070205-凝聚态物理
李琨琨 博士研究生 070205-凝聚态物理
赵萌 博士研究生 070205-凝聚态物理
徐春华 博士研究生 070205-凝聚态物理
李治林 博士研究生 070205-凝聚态物理
赵琳琳 博士研究生 070205-凝聚态物理
陈洪祥 博士研究生 070205-凝聚态物理
刘宁 博士研究生 070205-凝聚态物理
现指导学生
张泽盛 博士研究生 070205-凝聚态物理
孙晓宁 博士研究生 070205-凝聚态物理
邓俊 博士研究生 070205-凝聚态物理
陈旭 博士研究生 070205-凝聚态物理
张乃夫 博士研究生 080501-材料物理与化学
谢圳楷 硕士研究生 080501-材料物理与化学
王国宾 硕士研究生 080501-材料物理与化学
杨雨欣 博士研究生 080501-材料物理与化学
杨亚铃 博士研究生 070205-凝聚态物理
杨乃吉 博士研究生 070205-凝聚态物理
曹程 博士研究生 080501-材料物理与化学