王刚

简介:

中国科学院物理研究所研究员、博士生导师。2001年和2004年于兰州大学分别获得学士和硕士学位，2007年在中国科学院物理研究所获得博士学位，2007-2008年在瑞典斯德哥尔摩大学和美国伦斯勒理工学院做博士后，2009年回到中国科学院物理研究所工作，2016-2017年在美国埃姆斯国家实验室访问。一直从事功能晶体单晶生长与物性研究。发表SCI论文95篇，授权国际发明专利6项。承担国家自然科学基金杰出青年科学基金、优秀青年科学基金、重点项目、面上项目、国家重点研发计划项目等。担任中国硅酸盐学会第九届理事、中国晶体学会粉末衍射专业委员会委员；Powder Diffraction编辑、The Innovation编委。获得国家自然科学奖二等奖（3/5）、中国科学院科技促进发展奖（3/10）和茅以升科学技术奖-北京青年科技奖等奖励。

主要研究方向:

功能晶体单晶生长与物性

过去的主要工作及获得的成果:

1. 发展高温气相晶体生长方法，攻克碳化硅晶体扩径、微管缺陷抑制和电阻率调控等关键科学和技术问题，生长出大尺寸、高质量导电和高纯半绝缘碳化硅单晶，实现了这一“卡脖子”材料的“自主可控”，支撑功率器件和射频器件等国产化。调控硅碳四面体结构基元，获得铁磁性碳化硅单晶，使用的缺陷工程调控宽禁带半导体磁性方法成为广泛应用的新技术；首次实现基于碳化硅的非线性频率变换，为强激光放大和光电对抗等提供新的激光光源。

2. 以FeSe层为结构基元，设计并制备出A_xFe₂Se₂ (A = Li, Na, K, Ca, Sr, Ba, Eu, Yb)系列铁硒基新高温超导体，引领国际超导研究新方向。基于非金属二维结构基元，发现拓扑晶体绝缘体ErAsS和可能具有二维自旋轨道狄拉克点的HfGe_0.92Te等；基于准一维结构基元，发现准一维的超导体母体AMn₆Bi₅ (A = Na, Rb, Cs)和抗磁性材料ANi₅Bi_5.6+δ (A = K, Rb, Cs)。这些新功能晶体材料的发现，丰富了功能材料基因库，推动材料研究新范式的形成。

3. 首次揭示TaAs、ZrSiS等拓扑半金属材料中因对称性破缺引发的新奇光电效应和表面非线性光学效应，为拓扑半金属材料找到应用出口：率先制备室温下从可见光到太赫兹的超宽波段TaAs基光电探测器件，在ZrSiS晶体表面观察到大的二阶、三阶非线性极化系数和极高的表面倍频转换效率。

代表性论文及专利:

在Science、Phys. Rev. Lett.、J. Am. Chem. Soc.和Adv. Mater.等发表学术论文95篇，授权国际发明专利6项。部分代表性论文和专利如下：

1. Discovery of a superconductor Bi₅O₄S₃Cl containing the unique BiS₃ layer

Y.L. Yang,^# X. Fan,^# J.L. Liu,^# C. Cao, Z.L. Liu, J. Deng, T. Lin, Q.H. Zhang, K. Liao, X.L. Dong, G. Wang,* X.L. Chen*

Adv. Sci. 10, 2303569 (2023).

2. Large negative magnetoresistance beyond chiral anomaly in topological insulator candidate CeCuAs₂ with spin-glass-like behavior

L. Chen,^# Y.H. Gu,^# Y.L. Wang, Y. Zhou, K. Liao, Y. Pan, X.X. Wu, Y. Li, Z.C. Wang, Y.Z. Ma, Z.N. Guo, J. Ma, D. Su, J.P. Hu,* G. Wang*

The Innovation Mater. 1, 100011 (2023).

3. Multiple Dirac points including potential spin-orbit Dirac points in nonsymmorphic HfGe_0.92Te

L. Chen,^# L.Q. Zhou,^# Y. Zhou,^# C. Liu,* Z.N. Guo, K. Liao, S.Y. Gao, W.H. Fan, J.F. Xu, Y.X. Guo, J.O. Wang,* T. Qian, H.M. Weng,* G. Wang*

Sci. China-Phys. Mech. Astron. 66, 217011 (2023).

4. Topological crystalline insulator candidate ErAsS with hourglass fermion and magnetictuned topological phase transition

H.X. Chen,^# J.C. Gao,^# L. Chen,^# G. Wang,* H. Li, Y.L. Wang, J.J. Liu, J.C. Wang, D.Y. Geng, Q.H. Zhang, J.M. Sheng, F. Ye, T. Qian, L. Chen, H.M. Weng,* J. Ma,* X.L. Chen*

Adv. Mater. 34, 2110664 (2022).

5. Quasi-one-dimensional structure and possible helical antiferromagnetism of RbMn₆Bi₅

L. Chen,^# L.L. Zhao,^# X.L. Qiu,^# Q.H. Zhang, K. Liu, Q.S. Lin,* G. Wang*

Inorg. Chem. 60, 12941-12949 (2021).

6. Surface nonlinear optics on centrosymmetric Dirac nodal-line semimetal ZrSiS

S.M. Chi,^# F. Liang,^# H.X. Chen, W.D. Tian, H. Zhang, H.H. Yu,* G. Wang,* Z.S. Lin,* J.P. Hu, H.J. Zhang*
Adv. Mater. 32, 1904498 (2020).

7. A wide-range photosensitive Weyl semimetal single crystal-TaAs

S.M. Chi, Z.L. Li, Y. Xie, Y.G. Zhao, Z.Y. Wang, L. Li, H.H. Yu,* G. Wang,* H.M. Weng,* H.J. Zhang,* J.Y. Wang

Adv. Mater. 30, 1801372 (2018).

8. Silicon carbide: A wide-bandgap semiconductor and beyond

G. Wang, W.J. Wang, T.H. Peng, L.W. Guo, X.L. Chen*
Science 360, 51-54 (2018).

7. Understanding doping, vacancy, lattice Stability, and superconductivity in K_xFe_2−ySe₂
Y. Liu, G. Wang,* T.P. Ying, X.F. Lai, S.F. Jin, N. Liu, J.P. Hu, X.L. Chen*
Adv. Sci. 3, 1600098, (2016).

8. Formation and stability of low-dimensional structures for group VIIIB and IB transition metals: The role of sd⁴ hybridization
J.H. Yang, Q.J. Zhang, L. Chen,* G. Wang,* X.L. Chen*
Adv. Sci. 3, 1500314, (2016).

9. Tunable cobalt vacancies and related properties in LaCo_xAs₂
S.J. Shen, G. Wang,* S.F. Jin, Q.Z. Huang, T.P. Ying, D.D. Li, X.F. Lai, T.T. Zhou, H. Zhang, Z.P. Lin, X.Z. Wu, X.L. Chen*
Chem. Mater. 26, 6221-6225 (2014).

10. Superconducting phases in potassium-intercalated iron selenides
T.P. Ying, X.L. Chen,* G. Wang,* S.F. Jin, X.F. Lai, T.T. Zhou, H. Zhang, S.J. Shen, W.Y. Wang
J. Am. Chem. Soc. 135, 2951-2954 (2013).

11. 4H-SiC: A new nonlinear material for midinfrared lasers
S.C. Wang, M.J. Zhan, G. Wang,* H.W. Xuan, W. Zhang, C.J. Liu, C.H. Xu, Y. Liu, Z.Y. Wei, X.L. Chen*
Laser Photonics Rev. 7, 831-838 (2013).

12. Structural and electronic properties of T graphene: A two-dimensional carbon allotrope with tetrarings
Y. Liu, G. Wang,* Q.S. Huang, L.W. Guo, X.L. Chen*
Phys. Rev. Lett. 108, 225505 (2012).

13. Observation of superconductivity at 30~46 K in A_xFe₂Se₂ (A=Li, Na, Ba, Sr, Ca, Yb, and Eu)
T.P. Ying, X.L. Chen,* G. Wang,* S.F. Jin, T.T. Zhou, X.F. Lai, H. Zhang, W.Y. Wang
Sci. Rep. 2, 426 (2012).

14. Defect-induced magnetism in neutron irradiated 6H-SiC single crystals
Y. Liu, G. Wang,* S.C. Wang, J.H. Yang, L. Chen, X.B. Qin, B. Song, B.Y. Wang, X.L. Chen*
Phys. Rev. Lett. 106, 087205 (2011).

15. Superconductivity in the iron selenide K_xFe₂Se₂ (0 ≤ x ≤ 1.0)
J.G. Guo, S.F. Jin, G. Wang, S.C. Wang, K.X. Zhu, T.T. Zhou, M. He, X.L. Chen
Phys. Rev. B 82, 180520(R) (2010).

*Corresponding author

 

Patent 1
Nonlinear optical device manufactured with 4H silicon carbide crystal
X.L. Chen, S.C. Wang, T.H. Peng, G. Wang, C.J. Liu, W.J. Wang, S.F. Jin
ZL201210004093.6, US9500931 B2, JP5898341
Patent 2
Process for growing silicon carbide single crystal by physical vapor transport method and annealing silicon carbide single crystal in situ

X.L. Chen, B. Wang, L.Y. Li, T.H. Peng, C.J. Liu, W.J. Wang, G. Wang
US9340898 B2, JP5450895
Patent 3 
Semi-insulating silicon carbide monocrystal and method of growth the same
X.L. Chen, C.J. Liu, T.H. Peng, L.Y. Li, B. Wang, G. Wang, W.J. Wang, Y. Liu
US9893152 B2, JP5657109

目前的研究课题及展望:

1. 层状和准一维功能材料探索、晶体生长与物性（国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划项目等）

2. 三维高载流子迁移率、高热导率半导体材料探索、制备与物性（国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目等）

培养研究生情况:

已经培养博士2名、硕士1名，目前在读研究生8名，其中1人获得国际衍射数据中心（ICDD）Ludo Frevel晶体学奖学金。

其他联系方式:

手机：13521349920

电话：
010-82649182

Email:
gangwang@iphy.ac.cn