郭建刚

简介:

    中国科学院物理研究所研究员，博士生导师。
    2001-05年       吉林大学物理学院，学士
    2005-08年       吉林大学超硬材料国家重点实验室，硕士
    2008-11年       中国科学院物理研究所，博士
    2011-16年       东京工业大学和Rice大学，博士后
    2016年-           中国科学院物理研究所A02课题组
    现任中国科学院物理研究所先进材料与结构分析实验室副主任，A02课题组长，碳化硅半导体材料北京市重点实验室主任。国家自然科学基金青年科学基金项目（A类）获得者，国家自然科学基金青年科学基金项目（B类-优青）获得者，中科院“院级人才”。

主要研究方向:

围绕宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)、量子材料等开展单晶生长和物性调控。主要研究方向：(1) 宽禁带半导体SiC的晶体生长和物性研究；(2) 新型量子材料（超导体、电荷序或磁序化合物）探索和晶体生长；(3) 原位压力和原位电场等诱导晶体材料新物态。

过去的主要工作及获得的成果:

   1. 发展了高温液相法，利用新型助熔剂和固-液界面能调控等技术，率先生长具有国际领先水平的3C-SiC晶体。
      1.1 研制出超高温(~2800 K)和超高真空(10^-5 Pa)下测量固-液界面能的设备，获得了若干助熔剂与SiC之间的固液界面能；
      1.2 利用固-液界面能调控技术，率先在4H-SiC籽晶上异质生长出了直径2-4英寸、厚度4-10 mm的3C-SiC晶体。

  2. 构造了若干决定物性的“功能基元”，发现了16种新超导体，为超导体材料探索和机理研究做出了重要贡献。
      2.1 发现了碱金属钾插层铁硒(FeSe)的K_xFe₂Se₂超导体，其超导临界温度为30 K，创造了当时常压下FeSe基超导体临界温度的纪录。解决了小尺寸碱金属插层FeSe的难题，将临界温度提高至37 K。该成果‘Alkali-doped iron selenide superconductors’开辟了国际铁基超导研究的新领域，被汤森路透《2013研究前沿》和《2014研究前沿》分别列为物理学前沿领域的第1名和第7名；2020年，K_xFe₂Se₂的发现入选Phys. Rev. B创刊50周年的里程碑论文之一，入选比例为0.03%（详见https://journals.aps.org/prb/50th）。
      2.2 利用原位高压的测试手段，发现了三层镍氧化物La₄Ni₃O₁₀为超导体，T_c为25-30K，见Nature 631, 531 (2024)；发现了12种4d/5d过渡族金属基超导体系，代表工作是“超原子”基AuTe₂Se_4/3的合成和极性金属态。

3. 发现诱导金属-绝缘体相变的新途径；发现单层铁磁半导体等新物态。
      3.1 利用结构单元插层的方式，发现氢离子转移电荷的“双重性”可诱导出电阻率跳变为10⁷的金属-绝缘体相变，见Nature Chemistry 16, 1803 (2024);
      3.2 获得了二维极限下高居里温度铁磁半导体Fe₃GaTe₂。
     在Nature、Nature Chemistry、PRL/X、Nat. Commun.、JACS等期刊发表论文118篇，总被引4700+次，申请发明专利11项，获2010年中国百篇最具影响国际学术论文，2012年中国科学院优秀博士学位论文，2014年ICAM Postdoctoral Fellowship，2020年国家自然科学二等奖（2/5），2020年中国科学院科技促进发展奖等。

代表性论文及专利:

1.  J. G. Guo, X. L. Chen,* et al., Superconductivity in the iron selenide K_xFe₂Se₂ (0≤x≤1.0), Phys. Rev. B 82, 182520 (R) (2010) (Cited 1200+ times as of 2024.07)
2. Q. S. Zeng,* J. G. Guo,* J. Zhao,* et al., Superconductivity in pressurized trilayer La₄Ni₃O_10-δ single crystals, Nature 631, 531 (2024)
3. T. P. Ying,* Y. R. Gao,* J. G. Guo,* X. L. Chen,* et al., Dynamic-to-static switch of hydrogen bonds induces a metal–insulator transition in an organic–inorganic superlattice, Nat. Chem. 16, 1803 (2024)
4.  Z. X Chen, J. G. Guo,* et al. High-Tc Ferromagnetic Semiconductor in Thinned 3D Ising Ferromagnetic Metal Fe₃GaTe₂, Nano Lett. 24, 993 (2024)
5.  T. P. Ying,* S. X. Du,* J. G. Guo,* X. L. Chen,* et al., Two-dimensional Pb square nets from Bulk (RO)_nPb (R = Rare Earth Metals, n = 1,2), J. Am. Chem. Soc. 145, 17435 (2023)
6. H. Li,* J. G. Guo, W. J. Wang, X. L. Chen,* et al., High quality and wafer-scale cubic silicon carbide single crystals, Energy & Environmental Materials 0: e12678 (2023)
7. T. P. Ying,* J. G. Guo,* X. L. Chen* et al., Superatomic-charge-density-wave in cluster-assembled Au6Te12Se8 superconductors, J. Am. Chem. Soc. 144, 20915 (2022)
8. T. P Ying,* X. X Wu,* J. G. Guo,* X. L. Chen,* et al. Competition of superconductivity and charge density wave in selective oxidized CsV₃Sb₅ thin flakes, Phys. Rev. Lett. 127, 237001 (2021)
9. J. G. Guo,* X. L. Chen,* et al., Molecular oxygen-induced ferromagnetism and half-metallicity in α‑BaNaO₄: A First-Principles Study, J. Am. Chem. Soc. 142, 5234 (2020)
10. J. G. Guo, X. L. Chen,* et al., Quasi-two-dimensional superconductivity from dimerization of atomically ordered AuTe₂Se_4/3 cubes. Nat. Commun. 8, 871 (2017)
11. J. G. Guo,^# H. C. Lei,^# H. Hosono* et al., Superconductivity and phase instability of NH₃-free Na-intercalated FeSe_1-zS_z, Nat. Commun. 5, 4756 (2014)
12. J. G. Guo, H. Hosono^* et al., T_c Maximum in Solid Solution of Pyrite IrSe₂−RhSe₂ Induced by Destabilization of Anion Dimers, J. Am. Chem. Soc. 134, 20001 (2012)

 
 

目前的研究课题及展望:

  
国家自然科学基金委青A、国家基金委青B优青、原创探索重点专项、面上项目；

国家重点研发计划、国家重点研发青年项目；

北京市自然基金重点项目。
             

              

 

培养研究生情况:
物理学或材料学：拟每年硕博连读生和博士生共2人，欢迎具有物理、材料或无机化学背景的考生报考。

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