科研团队

高云教授课题组

发布时间:2018-03-12      来源:admin888      阅读次数:

湖北大学高云课题组简介(English Version

 

能量存储与转换材料、器件及新型无机非金属材料

EnergyStorage and Conversion Materials/DevicesandAdvancedInorganicNonmetallicMaterials

 

一、课题组简介(ProfileofHomewood &Gao’sgroup)

目前,Kevin Peter Homewood教授和高云教授课题组的研究主要集中在能量存储材料及器件、光电器件和无机非金属材料等方面的研究,主要包括金属氧化物气敏材料及器件、金属氧化物半导体光电材料及器件、第四代新型太阳能电池、硅基化合物半导体材料及光电器件、高效可回收光催化剂、多铁材料、超导材料,以及新型高性能陶瓷色料等。课题组主要负责人为Kevin Peter Homewood,高云教授,黄忠兵教授和G.Shao教授共同组成,针对感兴趣的课题展开相应的研究工作。

目前课题组有教授、博士生导师4人,硕士生导师5人。近年来,课题组承担了多项科研课题,包括国家自然科学基金项目,教育部重点项目、湖北省自然科学基金项目、湖北省教育厅项目等,发表高水平科研论文近百篇,培养硕士生40余人,博士生5人。

 

二、课题组成员(BriefIntroductiontoGroup Members)

Kevin Peter Homewood教授,博士生导师,国家外专千人计划长期项目入选者,湖北大学特聘教授。Email: k.homewood@surrey.ac.uk; k.homewood@hubu.edu.cn

 

主要的研究方向为光发射,光学放大器和中红外稀土离子注入硅探测器。光电材料与器件领域取得了丰硕成果,具有重大的学术影响。Homewood教授1977年在曼彻斯特大学大学作研究员,1981年获得博士学位,继而在赫尔大学物理系做研究员。1984年加入雪莱大学,1994年被评为副教授,1999年晋升为教授。已发表了220篇科研论文,包括两篇Nature论文,单篇引用率高达1000次。支持和参与的科研项目总经费高达2100万英镑,近期的科研项目包括来自欧洲研究委员会(ERC)的高级研究员项目,2ERC的概念证明跟进项目。2015年获得了著名的英国皇家学会布瑞恩默瑟创新奖,2017年受聘为我校外专千人特聘教授,加入本课题组并开展研究工作。Homewood教授经常作为项目评审人参评英国皇家学会、欧洲研究委员会等国内外基金项目,目前还担任着英国皇家学会和欧洲研究委员会等多个国际和政府间组织的委员和评,曾多次受到英国女王、商贸部、能源部等奖励和接见。

高云教授,博士生导师,材料科学与工程学院副院长。Email:gaoyun@hubu.edu.cn

 

高云教授,香港中文大学博士,教授、博士生导师,现任湖北大学材料科学与工程学院副院长,功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室副主任。目前担任湖北省电子显微镜学会理事,国家自然科学基金委面上及重点项目评审专家,Adv. Mater., ACS advance, Mat. Res. Bull.等国际期刊审稿人。研究方向包括宽禁带氧化物、硅基、及其他半导体材料在光电和光催化领域的应用。主持国家自然科学基金项目5项、教育部博士点基金(博导)、教育部科学技术研究重点项目、湖北省科技厅重点项目、研究开发类项目和国际合作项目、武汉市青年科技晨光计划项目及横向委托科研开发项目10余项。获得授权中国发明专利5项,在国际公认的SCI学术期刊发表学术论文30多篇,2006年获得湖北省自然科学三等奖1项。

黄忠兵教授,博士生导师,北京计算科学研究中心客座教授。Email:huangzb@hubu.edu.cn

 

黄忠兵教授,香港中文大学物理系博士、德国威尔兹堡大学博士后,研究领域为凝聚态物理,主要进行高温超导体、有机铁磁、以及多铁材料等关联电子体系材料的设计与物理性质研究。北京计算科学研究中心长期客座教授。承担了国家自然科学基金、教育部留学人员启动基金、教育部博士点基金(博导类)等。在Phys.Rev.Lett.,Phys.Rev.B,Appl.Phys.Lett.J.Appl.Phys.,等国际期刊上发表50余篇SCI科研论文,获湖北省自然科学二等奖和湖北省第八届青年科技奖。

G. Shao教授,博士生导师,中共中央组织部千人计划成员,湖北大学客座教授

 

G. Shao教授,英国Surrey大学博士、Bolton大学材料学教授、中央组织部千人计划获得者、湖北大学客座教授,主要研究领域包括多尺度材料模拟、智能材料设计、新型多功能材料及器件制备、材料高分辨电子显微分析等,近年研究以新型再生能源材料及光电(伏)器件为中心。先后在NatureActaMaterialiaApplied Physics LettersSCI国际核心刊物发表论文130余篇,申请及获得国际专利多项。

夏晓红,教授,硕士生导师。Email:xhxia@hubu.edu.cn

 

夏晓红,华中师范大学理学博士、英国Bolton大学博士后,主要研究方向为功能氧化物纳米材料及器件。目前获得国家自然科学基金青年基金、湖北省教育厅科研计划中青年项目、郑州大学合作项目等,参与国家自然科学基金项目、教育部重点项目、湖北省科技厅国际合作项目、英国Bolton大学国际合作项目等,在Journal of Power Source, Sensors and Actuator B, ACS Appl. Mater. Interfaces,Actamaterialia,等国际期刊发表SCI论文20多篇,授权和申请专利7项。

鲍钰文,讲师。Email: baoyw83@126.com

鲍钰文,湖北大学微电子与固体电子学硕士,主要从事CMOS模拟/数模混合集成电路设计工作,具有丰富的模拟/数模混合集成电路设计经验。其设计的芯片主要应用于LED驱动,电源管理,时钟日历等,其中有6款已批量生产。目前主要致力于高压AC/DCDC/DC类的电源管理芯片的研发。

王宇,博士,讲师。Email: wyu@hubu.edu.cn

 

    王宇,中国科学技术大学博士, 专业材料物理与化学。研究领域为光化学催化和电化学储能,主要进行二维纳米薄片材料的制备以及其在光催化析氢与锂离子电池领域的应用研究。曾参与国家863项目和多项国家自然科学基金。在ACS Applied Materials & Interfaces, Journal of Materials Chemistry A, Nanoscale等国际期刊上发表了多篇SCI科研论文。

雷丙龙,博士,讲师。Email: mengpiaoling520@163.com

 

    雷丙龙,2008年武汉理工大学获得学士学位,2013年华南理工大学获得材料工学博士,于2013年在日本爱知工业大学从事博士后研究员工作,2015年加入湖北大学。主要研究方向为传统无机非金属材料,陶瓷色料/颜料,以及新型太阳能电池,新型环保涂料。曾参与多项国家863973子项目的研究工作,目前正承担国家自然科学基金一项。近年,与广东与江西等地的企业有着良好的横向合作关系。近年,在Journal of Physical chemistry letters, JournaloftheAmericanCeramicSocietyDyesandPigments等期刊上有多篇SCI论文发表。

 

    陈绪兴,博士,讲师。Email: xxchen@hubu.edu.cn

 

    陈绪兴,讲师,华中师范大学博士,华中师范大学-中国科学院福建物质结构研究所联合培养博士。主要从事纳米材料在光、电、热催化方面的研究。曾荣获华中师范大学优秀博士毕业生奖、华中师范大学优秀博士毕业论文奖、中国科学院福建物质结构研究所优秀博士毕业生一等奖。迄今在Nature CommunicationsACS CatalysisChemistry of MaterialsJournal of Materials Chemistry AACS applied materials & interfacesChemical CommunicationsChemical Engineering JournalChemistry-A European JournalPhysical Chemistry Chemical PhysicsCrystal Growth & DesignSCI期刊发表论文13篇,申请中国专利1项。

    李荣,博士,实验员。Email: rli@hubu.edu.cn

 

    李荣,实验员,中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室博士,主要从事晶态多孔材料(MOFs)的设计合成及其在质子传导、光致发光以及磁性材料等方面的性能研究。目前在Chemistry of MaterialsInorganic ChemistryJournal of Materials Chemistry CCrystal Growth & DesignChemical Engineering Journal等国际期刊上发表SCI学术论文15篇,参与多项国家自然科学基金及国家基金委重大研究计划。

 

三、研究方向(Researches&Academics)

1)硅-硅化物光电发光、探测器件(Silicon and Silicide based LED and photo detector

国家外专千人特聘教授Kevin Homewood领导的研究团队长期从事红外发光和中红外、远红外探测器方面的研究。其中稀土元素带边调制硅基近红外和中红外新技术为稀土元素在硅中的应用打开了大门,调制后的硅材料具有大块连续能带结构而不是单个起始状态,光发射更强,吸收率也更高,是高效探测器的两个关键因素。带边调制稀土元素掺杂硅光电二极管可探测的波长从近红外1.1微米扩展到中红外区域,80K温将光谱探测范围扩展到6微米,性能已经赶超目前性能最好的红外探测器。该器件还可以探测到环境水平的温室效应气体如二氧化碳。近红外,中红外和远红外稀土掺杂硅光探测器可以完全取代目前在5微米至12微米范围内唯一存在的高效碲镉汞探测器。硅光探测器的开发可大幅降低光探测器的成本,而且由于硅材料具有较小的本征漏电流,器件极有可能实现在室温下工作。后续的研究工作将主要集中在硅基红外探测器的工作温度扩展到室温,进一步的研发非冷或热电冷却硅中红外传感器可将这一技术推广到前视红外(FLIR)、气体或其他传感器市场。

在硅基发光材料领域,Kevin教授开发的室温工作视力安全2.2微米区域LED在外科、医疗诊断、自由空间激光雷达、光无线等领域有潜在应用前景。基于位错工程的室温工作的硅基LED的效率与GaAs器件可比拟,而使用的却完全是传统的超大规模集成(ULSI)工艺流程,可望与现存的微电子工艺相匹配从而进行大规模生产。Homewood教授还成功研制了基于Si/β-FeSi2结构的电致发光展示器件,发光波长1.5 μm,室温工作。该器件非常稳定,更重要的是可以用传统的ULSI兼容流程工艺生产。这项研究的起始工作发表在自然杂志(NATURE, 387, 686-688, 1997)并已在世界范围内获得专利授权。

2)超导材料 (Super-conducting Materials)

超导材料由于其在能源、信息、量子器件等先进技术方面的重要应用,一直是物理学和材料学中的研究热点。自从2010 年在钾掺杂苉有机分子晶体中发现高达18K的超导临界转变温度以来,芳香烃有机超导体这一新兴超导家族吸引了凝聚态物理学家极大的研究兴趣。

尽管目前人们已经合成了多种芳香烃有机超导体,但是超导屏蔽分数低、晶体稳定性差等实验研究方面的几个主要问题,以及相关理论基础的不足,仍然极大地制约着该领域的发展。本实验室从优化实验方案和分析方法出发,探究有机超导体的生长规律,寻找新的芳香烃有机超导材料。

3)氧化物纳米薄膜气体传感器(GasSensorsBasedonMetalOxideNanofilms

许多重要的工业气体原料(如COH2SNO2NOH2等)有毒或者有爆炸危险,这些气体的泄露探测或气体浓度检测对于它们的安全使用极为重要,因此低成本、高灵敏度且能实现定量、选择性探测的气体传感器亟待研发。目前各类气体传感器存在的主要问题在于工作温度高、成本高、探测下限高、响应慢、性能不稳定等,寻找具有合适的结构及表面特性的材料,是制作高灵敏度、选择性气体传感器的解决途径之一。基于金属氧化物(如SnO2ZnOFe2O3TiO2)的薄膜气体传感器以其制作简单、价格低廉、稳定性好、电路简单等优点备受关注。目前,我们课题组主要对TiO2­纳米薄膜的制备及氢气敏感性能进行研究。已开发出室温工作、高灵敏度、低探测浓度、快速响应的电阻型TiO2基氢气传感器,后续的研究将主要集中在薄膜性能的进一步完善,氢敏器件的设计和制备以及对其他气体的响应及机理研究。

4)新型无机非金属材料(AdvancedNovelInorganicMaterials)

该方向主要涉及到无机粉体材料、高性能陶瓷色料、颜料(陶瓷喷墨打印用高级色料)、节能环保外墙涂料。改进传统制备工艺,探索新材料与新型制备方法,实现目标粉体材料与无机色料在50nm‒20μm这一较宽粒度范围内可控化制备,在材料选择与生产的环保性、中高温稳定性、光热耐久性方面获得明显提升,推动传统粉体材料或色料的先进化应用。比如高温稳定且超细的无机鲜艳大红色料CdSxS1-x@ZrSiO4、红色稳定性Ce2S3、反红外纳米粉体、无机荧光粉等等。同时寻找其他各类新型的绿色环保材料,也是我们的外围研究方向。

 

 

5)光催化制氢材料(Photo-catalysisforH2Production

如今,随着化石燃料(煤、石油、天然气)的快速消耗,人类急需发展储量丰富的可持续可再生能源。因此,发展可再生能源的新方法越来越受关注。其中,通过将太阳能转化为化学能的形式,即发展太阳能燃料,如氢气、甲醇、甲烷等,被认为是未来解决能源和环境问题最有前景的策略之一。

作为最早被研究的n型半导体催化剂,TiO2已经被广泛的应用于环境净化、自清洁、氢气生产,光合作用,减少CO2排放、有机合成、太阳能电池等方面。我们通过研究TiO2和基于TiO2催化剂来研究催化反应的路线和机理,设计和合成更高效的催化剂和系统。

 

6)第四代新型太阳能电池(The4GNovelSolarCells)

本组具备良好的研究平台,在高质量电池薄膜的制备,材料的选择(电子传输材料ETM、空穴传输材料HTM与光吸收材料)、优化与测评等方面具有良好的基础条件,在铅基电池的可控化制备、影响因素与机理探索等方面积累了经验,为后续工作全面开展奠定了坚实的基础。自2013年以来,在含铅基(MAPbX3)与无铅型(Bi-Perovskite)高性薄膜太阳能电池的研究与开发中,已取得了的阶段性进展。

 

四、实验室部分设备(Equipment)

 

实验室

设备名称

InstrumentName

材料制备实验室

MaterialsPreparationLab

沈阳真空高真空分子束外延与磁控溅射沉积系统

沈阳真空等离子增强化学气相沉积

天津中通真空管式炉

RTP-500快速退火炉

ZHD-300M2高真空蒸发镀膜机

MolecularBeamEpitaxy(MBE)andmagnetronsputteringdepositionsystem

Plasmaenhancedchemicalvapordeposition(PECVD)system

Vacuumtubefurnace

RTP-500Fastannealingfurnace

ZHD-300M2highvacuumevaporationcoatingmachine

化学实验室

ChemicalLaboratory

Etelux-Lab2000手套箱

KQ-250DE型数控超声波清洗机

恒温磁力搅拌器

 

SC-3610低速离心机

KW-4A型真空干燥箱

Z02-OAB型电热恒温干燥箱

艾科浦超纯水系统

Etelux-Lab2000glovebox

KQ-250DEultrasoniccleaningmachine

Constanttemperaturemagneticstirrer

SC-3610lowspeedcentrifuge

KW-4Avacuumdryingoven

Z02-OABelectrothermalconstanttemperaturedryingbox

Aquaprinceultrapurewatersystem

测试实验室

Testinglaboratory

日本岛津UV-3600紫外可见红外分光光度计(带积分球)

美国吉时利4200半导体测试系统

OlverNano原子力扫描探针显微镜(

ZDF-II型氢敏测试系统

太阳能测试系统

变温光致发光测试系统

气相色谱仪

变温拉曼光谱测试系统

UV-3600 UV-visspectrophotometer

(with integrating sphere)

Keithley4200SemiconductorParameter measuresystem

OlverNanoatomicforcescanningprobemicroscopy(AFM)

ZDF-IIHydrogensensingsystem

Solarenergytestingsystem

Variable temperature photoluminescence testing system

Shimadzu GC-2018 Gas Chromatograph

Variable temperature laser Raman testing System

 

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