薛其坤

     薛其坤,材料物理学家。1963年12月生于山东省蒙阴县。1984年7月毕业于山东大学光学系激光专业,1990年7月至1994年7月在中国科学院物理研究所分别获凝聚态物理专业硕士和博士学位。1994年9月至1999年8月在日本东北大学金属材料研究所任文部教官助手,1996年6月至1997年5月在美国北卡罗来纳州立大学物理系任访问助理教授,1999年9月至2005年12月在中国科学院物理研究所任表面物理国家重点实验室主任、研究员和博士生导师,2005年12月当选为中国科学院院士。现任清华大学物理系教授、教育部长江计划特聘教授。
  薛其坤的研究工作主要涉及利用扫描隧道显微镜、高/低能电子衍射、光学探针以及各种表面分析手段研究各种金属、半导体表面晶体结构/化学性质、异/同质结薄膜外延和低维纳米结构的生长动力学和控制。在微电子工业上具有广泛用途的化合物半导体GaAs和GaN生长表面的两维晶体结构、光学性质以及相关异质结外延中应力释放问题、InAs/GaAs量子点的形成机理和稳定性、纳米团簇的生长、C60/C84/C70在半导体上的薄膜生长等。
  薛其坤发表的文章包括Science上1篇,Phys. Rev. Lett.上17篇,英文综述文章5篇;发表SCI论文160余篇,文章被引用1800多次,申请专利24项。他在有广泛影响的国际会议如美国物理学会年会(1996和2005)、美国材料学会年会(2004)、美国真空学会年会(2005)、扫描隧道显微学大会(1999、2005和2006)、分子束外延大会(2000)等做过40余个邀请报告。学术兼职包括:国家自然科学基金委员会数理学部学科评审组成员、国家科学技术奖评审专家、中国物理学会表面与界面专业委员会副主任。国际杂志Surface Science、Nanotechnology以及Journal of Physics D的编委。薛其坤曾荣获国家杰出青年基金(1996),中国科学院“百人计划”(1998),北京市科学技术一等奖(2003),国家自然科学二等奖(2004),中国科学院突出科技成就奖(2005)。近年来的主要科技成就简述如下。
      一、在硅单晶衬底上制备出高质量金属薄膜,发现了超导转变温度、热膨胀系数、功函数等随薄膜厚度的振荡现象半导体或绝缘体衬底上的金属薄膜材料是研究量子力学中著名的一维方势阱问题的理想体系,由于两者晶格和原子间成键特性的差异,可控且重复性地制备出高质量的这种体系非常困难。他们采取低温生长方法,通过巧妙控制材料的形核过程,成功在硅衬底上制备出了具有原子级平整度且在宏观范围内均匀的铅薄膜,并实现了薄膜厚度一个原子层一个原子层变化的精确控制。深入地研究了量子效应对电子结构的影响,观察到了量子阱态形成对费米能级附近电子态密度和电声子耦合强度的调制行为,发现了由量子效应导致的一系列的奇异材料性质,如超导转变温度、热膨胀系数、功函数等随薄膜厚度的振荡现象。该项研究从材料制备上精确控制材料的基本形态出发,定量地证明了用量子效应可以操控材料的基本参量,在固体物理的发展上具有非常重要的基础意义。
       二、发明了精确控制纳米结构生长的“幻数团簇+纳米模板”方法,制备出了由全同纳米团簇周期排列构成的两维人造晶格在现有的已经合成的纳米结构中,不管是一维量子线/纳米管,还是零维的量子点/纳米点/颗粒,这是首次实现有序的全同纳米结构的大面积生长。该方法创造性地利用了稳定性高且包含特定数目原子的幻数团簇来抑制尺寸涨落,同时实现了对原子形核过程的精确控制。该方法简单实用,将会在纳米电子学、超高密度信息储存和纳米催化等领域有潜在的应用价值。它提供了一个探索新的基本物理现象的理想系统,进一步研究将有可能导致新的物理性质的发现。 
       这种新的材料结构在基础研究和潜在应用方面的重要性迅速引起国际科学界和工业界的关注。Nature、美国物理学会Physical Review Focus(从每期Phys. Rev. Lett.文章中精选的重要成果)、Science News专栏、美国材料学会Bulletin、英国Electronic Engineering Times、美国Information Satellite 和Technology Research News等十几家杂志媒体对该工作进行了报道。薛其坤率领的研究小组所进行的“全同金属纳米团簇研究”被评为2003中国十大科技进展新闻,并获得中国科学院2001~2002年度重大创新贡献团队称号。

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