谌志国
谌志国
简介:- 现任中国科学院物理研究所研究员，博士生导师
- 2007年本科毕业于北京航空航天大学应用物理系
- 2012年于中国科学院物理研究所获凝聚态物理专业理学博士学位
- 2013年获中国科学院优秀博士论文奖
- 2012-2016年先后在美国国家强磁场实验室和法国国家强磁场实验室做博士后研究
- 2016-2022年中国科学院物理研究所特聘研究员，博士生导师
- 2017-2022年国家重点研发计划(青年项目)首席科学家
- 2018年获中国科学院“引才计划”择优支持，2022年获终期评估优秀
- 2020年获国家自然科学基金委优秀青年科学基金
- 2023年起任综合极端条件实验装置太赫兹与红外实验站负责人
主要研究方向:
主要利用强磁场、高压和低温条件下的红外光谱研究强关联电子体系，拓扑量子材料和范德瓦尔斯型材料的奇异物理性质，包括铁基超导体、镍氧化物超导体、Weyl半金属、拓扑绝缘体、Dirac半金属和石墨烯等。
过去的主要工作及获得的成果:
(点击标题查看详细介绍)
1. 建成强磁场下红外光谱测量系统，高压下红外光谱测量系统和低温微区红外光谱测量系统
利用（北京怀柔）综合极端条件实验装置的强磁场下红外光谱测量系统，可开展样品在最高磁场为20T，最低温度为2K的红外光谱测量，该强磁场下红外光谱测量系统对国内外用户开放使用；利用（物理所中关村园区）的高压红外光谱测量系统，可测量最高压强为20GPa的从远红外至可见光波段的红外光谱；利用（物理所中关村园区）低温微区红外光谱测量系统，可测量最小面积约为50*50平方微米的样品在最低温度为5K的红外光谱。
2. 磁性外尔半金属Co3Sn2S2中电子间关联导致扁平能带的低温红外光谱研究
在国际上率先用低温红外光谱研究了磁性外尔半金属Co3Sn2S2的电子间关联效应。首次用红外光谱指认Co3Sn2S2具有中等强度的电子间关联，进一步揭示了该体系中连接一对外尔锥的体态能带因中等强度的电子间关联而为平带。
3. 外尔半金属WP2的电阻率各向异性及其低温红外光谱研究
在国际上首次开展了第二类外尔半金属WP2的ac面内电阻率各向异性及其低温偏振红外光谱的研究，发现WP2的面内电阻率各向异性在温度在100K和250K之间时具有较弱的温度依赖，但当温度低于100K，其面内电阻率各向异性随着温度的降低而迅速增强，在10K时达到约800%，其在此温度下的面内电阻率各向异性是目前已发现的具有同等载流子浓度的第二类外尔半金属中最强的面内电阻率各向异性。低温偏振红外光谱研究揭示了WP2的ac面内电阻率各向异性随着温度的降低而迅速增强的奇异行为主要由其ac面内散射率的各向异性引起。此外，还揭示了磁场可调控WP2的ac面内电阻率各向异性。
4. 外尔半金属Td-MoTe2的光学各项异性的低温红外光谱研究
在国际上首次用低温红外光谱研究了范德瓦尔斯型第二类外尔半金属Td-MoTe2的光学各项异性，发现在结构相变之后: (1) 其沿晶体面内a轴的Drude谱重显著降低，而沿面内b轴和层间c轴的Drude谱重无明显变化，揭示驱动结构相变的电子动能下降具有很强的各向异性; (2) 其面内谱重转移的各向异性导致在能量770 meV附近的面内带间跃迁吸收的各向异性大幅提升，具有第二类外尔半金属中目前最大的重整化线性二向色性值; (3) 其沿层间c轴方向呈现自由载流子的光学响应和随温度降低而减小的电阻率，表明该范德瓦尔斯型第二类外尔半金属沿层间c轴方向具有相干的电输运行为。
5. 二阶拓扑绝缘体候选材料1T'-MoTe2薄膜的晶体结构相变研究
利用低温拉曼光谱研究了范德瓦尔斯型二阶拓扑绝缘体候选材料1T'-MoTe2中晶体结构相变随该材料厚度的演化，揭示了厚度小于19.5 nm的1T'-MoTe2薄膜在低温（温度T ≥ 80 K）依然保持单斜（即1T'）晶体结构，没有发生1T'-MoTe2块材中从单斜转变为正交（即Td）的结构相变。该研究结果为在低温下实验证实1T'-MoTe2中理论预言的二阶拓扑绝缘体态打下了基础。
6. 拓扑绝缘体ZrTe5薄膜体态能带反转的强磁场下红外光谱研究
在国际上首次用强磁场下的红外光谱研究了范德瓦尔斯型ZrTe5薄膜体态的朗道能谱。首次用红外光谱观察到与拓扑绝缘体体态能带反转（band inversion）对应的两个体态零朗道能级相交，为指认ZrTe5薄膜是拓扑绝缘体提供了关键的实验证据。此外，还揭示了ZrTe5薄膜中存在能带色散为准线性的三维有质量Dirac费米子。
7. 铁基超导母体中二维狄拉克费米子的强磁场下红外光谱研究
在国际上首次用强磁场下的红外光谱研究了“122”型铁基超导体母体AFe2As2（A = Ba，Sr）单晶的反铁磁态。首次用强磁场下的红外光谱指认“122”型铁基超导体母体的反铁磁体态中存在二维无质量Dirac费米子，为实验确定凝聚态体系中Dirac费米子的维度开辟了新的途径，从实验上支持“122”型铁基超导体母体中的Dirac点是受拓扑保护。
8. 铁基超导母体层间电荷动力学的低温红外光谱研究
在国际上首次开展了“122”型铁基超导体母体AFe2As2（A = Ba，Sr）单晶c轴方向低温红外光电导谱的研究，发现“122”型铁基超导体母体电子结构具有较小的各向异性以及反铁磁相变温度以下费米面上打开的两个能量尺度的能隙只有较小的一个出现在c轴光电导谱中，为理解铁基超导体母体在共线型（collinear）反铁磁态的三维能带结构提供了重要的实验依据。
9. 石墨烯/氮化硼异质结中电子间相互作用及其本征能隙的强磁场下红外光谱研究
在国际上首次用强磁场下的红外光谱开展了石墨烯/氮化硼（Graphene/h-BN）异质结朗道能谱的研究。所测得的朗道能级跃迁能量，揭示了与衬底氮化硼呈零转角的石墨烯的能带结构上有能隙打开。该实验结果澄清了之前关于在氮化硼衬底上的石墨烯是否有能隙打开的疑问，并给出了本征能隙的大小。同时，该研究还表明Graphene/h-BN异质结的不同朗道能级跃迁对应于不一样的有效费米速度，揭示了Graphene/h-BN异质结中的电子相互作用对于Graphene/h-BN异质结的物理性质有重要影响。
10. 范德瓦尔斯材料Bi4O4SeCl2中紧束缚激子的红外光谱研究
在国际上首次用红外光谱观察到具有较高载流子浓度(~ 1.25 × 1019 cm−3高于能完全压制常规激子特征时的载流子浓度——莫特浓度)的范德瓦尔斯材料Bi4O4SeCl2的激子吸收特征，揭示其中的激子具有较高束缚能(~ 375 meV)且在室温下稳定存在。
11. 范德瓦尔斯材料ZrTe5块材中三维狄拉克费米子的强磁场下红外光谱研究
在国际上首次用强磁场下的红外光谱研究了ZrTe5块材单晶的朗道能谱。通过研究ZrTe5块材单晶朗道能级与磁场的关系发现其中存在三维无质量的Dirac费米子，为指认ZrTe5块材单晶是三维Dirac半金属提供了关键的实验证据。此外，还观察到无质量Dirac费米子朗道能级的Zeeman劈裂，给出了其朗道能级自旋简并解除的实验证据。且在室温下稳定存在。
代表性论文及专利:
(*通讯作者，#共同一作)
1. Bo Su, Weikang Wu, Jianzhou Zhao, Xiutong Deng, Wenhui Li, Shengyuan A. Yang, Youguo Shi, Qiang Li, Jianlin Luo, Genda Gu, and Z.-G. Chen*,
"Highly anisotropic Drude-weight-reduction and enhanced linear-dichroism in van der Waals Weyl semimetal Td-MoTe2 with coherent interlayer electronic transport",
Laser & Photonics Reviews, 2400599 (2024).
2. Yueshan Xu#, Junjie Wang#, Bo Su, Jun Deng, Cao Peng, Chunlong Wu, Qinghua Zhang, Lin Gu, Jianlin Luo, Nan Xu*, Jian-gang Guo*, and Z.-G. Chen*,
"Tightly-bound and room-temperature-stable excitons in van der Waals degenerate-semiconductor Bi4O4SeCl2 with high charge-carrier density",
Communications Materials, 4, 69 (2023).
3. Bo Su#, Yuan Huang#, Yanhui Hou, Jiawei Li, Rong Yang, Yongchang Ma, Yang Yang, Guangyu Zhang, Xingjiang Zhou, Jianlin Luo, and Z.-G. Chen*,
"Persistence of monoclinic crystal structure in three-dimensional second-order topological insulator candidate 1T’-MoTe2 thin flake without structural phase transition",
Advanced Science, 9, 2101532 (2022).
4. Yueshan Xu#, Jianzhou Zhao#, Changjiang Yi#, Qi Wang, Qiangwei Yin, Yilin Wang, Xiaolei Hu, Luyang Wang, Enke Liu, Gang Xu, Ling Lu, Alexey A. Soluyanov, Hechang Lei, Youguo Shi, Jianlin Luo, and Z.-G. Chen*,
"Electronic correlations and flattened band in magnetic Weyl semimetal candidate Co3Sn2S2",
Nature Communications, 11, 3985 (2020).
5. Bo Su#, Yanpeng Song#, Yanhui Hou#, Xu Chen, Jianzhou Zhao, Yongchang Ma, Yang Yang, Jiangang Guo, Jianlin Luo, and Z.-G. Chen*,
"Strong and tunable electrical-anisotropy in type-II Weyl semimetal candidate WP2 with broken inversion symmetry",
Advanced Materials, 31, 1903498 (2019).
6. Z.-G. Chen*, R. Y. Chen, R. D. Zhong, John Schneeloch, C. Zhang, Y. Huang, Fanming Qu, Rui Yu, Q. Li, G. D. Gu, and N. L. Wang*,
"Spectroscopic evidence for bulk-band inversion and three-dimensional massive Dirac fermions in ZrTe5",
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114, 816 (2017).
7. Z.-G. Chen*, Luyang Wang, Yu Song, Xingye Lu, Huiqian Luo, Chenglin Zhang, Pengcheng Dai, Zhiping Yin*, Kristjan Haule, and Gabriel Kotliar,
"Two-dimensional massless Dirac fermions in antiferromagnetic AFe2As2 (A = Ba, Sr)",
Physical Review Letters, 119, 096401 (2017).
8. Z. G. Chen, T. Dong, R. H. Ruan, B. F. Hu, B. Cheng, W. Z. Hu, P. Zheng, Z. Fang, X. Dai, and N. L. Wang,
"Measurement of the c-axis optical reflectance of AFe2As2 (A = Ba, Sr) single crystals: Evidence of different mechanisms for the formation of two energy gaps",
Physical Review Letters, 105, 097003 (2010).
9. Z.-G. Chen, Z. Shi, W. Yang, X. Lu, Y. Lai, H. Yan, F. Wang, G. Zhang, and Z. Li,
"Observation of an intrinsic bandgap and Landau level renormalization in graphene/boron-nitride heterostructures",
Nature Communications, 5, 4461 (2014).
10. R. Y. Chen#, Z. G. Chen#, X.-Y. Song, J. A. Schneeloch, G. D. Gu, F. Wang, and N. L. Wang,
"Magnetoinfrared spectroscopy of Landau levels and Zeeman splitting of three-dimensional massless Dirac fermions in ZrTe5",
Physical Review Letters (Editors' Suggestion), 115, 176404 (2015).
目前的研究课题及展望:
主要研究拓扑量子材料（如拓扑绝缘体，拓扑三维Dirac半金属，Weyl半金属），强关联电子体系（如非常规超导体）和低维材料的物理性质。
培养研究生情况:
已毕业博士生2名，在站博士后1名，在读研究生4名，分别获得研究生国家奖学金，物理所特优奖和优秀奖；
每年拟招收研究生3名，欢迎具有物理或材料专业背景的学生联系保研，报考或联培；
拟招收博士后2名。
其他联系方式:
办公室：(010)82649030
实验室：(010)82649587
电话：
010-82649030
010-82649587
Email:
zgchen@iphy.ac.cn