人员构成 -- 研究人员
研究人员
博士后
在读研究生
行政秘书
吴克辉

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邮箱:khwu@iphy.ac.cn 


教育及研究经历:
1991年9月-1995年7月:  浙江大学物理系毕业,获得理学学士学位
1995年9月-2000年1月:  中科院物理研究所 凝聚态物理专业 博士学位
2000年4月-2003年10月: 日本东北大学金属材料研究所 博士后
2003年11月-2004年10月: 日本东北大学金属材料研究所    助理教授
2004年10月-至今: 中国科学院物理研究所 “百人计划”特聘研究员、研究员、表面室SF09组组长
 
主要研究领域及成果:
    主要研究领域为表面物理、量子材料学与扫描隧道显微学,针对新型量子材料的生长、原子尺度的结构以及物性表征方面开展工作。发表论文60多篇,包括PRL 6篇,Nano Lett. 4篇,论文SCI引用1000多次。近5年主要成果如下:
1. 自主研制高性能低温STM等系统
    超高真空低温扫描隧道显微镜是基础科学研究中的最主要工具之一,是进行高水平的研究的极其重要的保障。而此前国内虽然已经开展了一些自主研发的工作,但一直未有产品化的超高真空STM以及超高真空低温STM系统,科研上使用的高真空扫描隧道显微镜、低温/强磁场扫描隧道显微镜基本依赖进口。
    申请人回到物理所工作以来,完全依靠自行设计、国内加工,经过多年的努力,研制完成了高稳定、超低噪声的低温(4K)STM/STS系统,该系统的关键指标,如电子学噪声、机械振动、热漂移稳定性等等,均显著超过国际主流商业化产品。例如,该系统的电子学噪声平均值为300fA(对比Omicron系统一般为5pA);STM探头在液氦下,隧穿状态时,Z向综合噪声水平低到100飞米。温度漂移实验表明,12小时内几乎没有可觉察的任何漂移。这些关键参数已经显著领先于国际最好的商业系统。自行研发的液氦液氮双层杜瓦制冷系统,具有高度刚性、大容量、高冷却效率和长维持时间,特别适合于搭载超低温STM系统。与国际上液氦保持时间最长的产品(cryovac)相比,我们的杜瓦在刚性、减震水平上要显著超出。该STM探头和低温杜瓦的设计已申请专利。在此基础上,和国内厂商合作,推出了中国第一台商业化超高真空低温STM产品。同时,克服仪器和经费的困难,利用自主搭建的系统,完成了拓扑绝缘体和硅烯两方面的工作。


2. 拓扑绝缘体研究
    申请人领导的研究组是国际上最早开展拓扑绝缘体的实验研究的小组之一。开创性工作包括:国际上最早使用分子束外延手段,在硅衬底上获得了高质量的单晶拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜,并发现拓扑绝缘体薄膜生长中的一个特有的“五层”为单位的生长模式。论文发表在Appl. Phys. Lett. 95, 053114 (2009),已被SCI引用100多次。另外,利用自行搭建的MBE系统开展了一系列拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜的生长和输运性质的研究,并取得了有意义的结果。利用绝缘的SrTiO3作为衬底,成功的生长出了高质量的Bi2Se3薄膜,该薄膜具有很低的载流子浓度,结合门压的调节,成功将薄膜的费米能级降到了能隙内,这是国际上首个电场调控拓扑绝缘体输运性质的研究。论文发表在Phys. Rev. Lett. 105, 176602(2010),在过去3年多时间已被SCI引用160多次。


3. 硅烯的研究
    2010年初,我们开始进行硅烯方面的实验工作。当时,仅有法国的一个研究组宣称在银单晶表面上获得了硅烯(但实际上该结果迄今并为得到重复)。我们率先利用分子束外延(MBE)和低温扫描隧道显微镜(STM)结合的手段,对硅烯在银单晶表面的生长规律进行了详尽系统的研究。报道了硅形成的多种结构以及最终的单层和多层硅烯薄膜的获得。该论文在Nano Lett. 12, 3507(2012)发表,一年时间已被引用80多次。同时我们利用低温(4.2K)扫描隧道显微镜(STM)/扫描隧道谱(STS)系统观察到了硅烯表面的准粒子干涉图案,首次成功地证明了硅烯的Dirac型电子结构,为进一步研究硅烯的量子效应提供了基础。该结果在硅烯的研究领域具有开创性和奠基性的意义。论文发表在Phys. Rev. Lett. 109, 056804(2012)上,一年时间已被引用50多次,上述两篇论文均入选ESI的该领域“highly cited papers”。在另一个工作中,我们观察到硅烯在低温下发生的一个独特的相变,使硅烯表现出不同于石墨烯的特征。同时,我们利用改进的第一性原理计算,深入解释了硅烯的表面超结构的形成机理以及相变的发生原因,阐明了√3重构的硅烯能保持住Dirac费米特性。论文发表在Phys. Rev. Lett. 110, 085504 (2013)上。

曾获2009年北京市科技奖一等奖、2011年中国科学院杰出科技成就奖(突出贡献者)。

近5年代表论文/专利
1. Baojie Feng, Hui Li, Cheng-Cheng Liu, Tingna Shao, Peng Cheng, Yugui Yao, Sheng Meng, Lan Chen and Kehui Wu* , Observation of Dirac Cone Warping and Chirality Effects in Silicene, ACS Nano, 7, 9049((2013).
2. Lan Chen, Hui Li, Baojie Feng, Zijing Ding, Jinglan Qiu, Peng Cheng, Kehui Wu* and Sheng Meng, Spontaneous Symmetry Breaking and Dynamic Phase Transition in Monolayer Silicene, Phys. Rev. Lett. 110, 085504 (2013). 
3. C. J. Lin, X. Y. He, J. Liao, X. X. Wang, V. Sacksteder, W. M. Yang, T. Guan, Q. M. Zhang, L. Gu, G. Y. Zhang, C. G. Zeng, X. Dai, K. H. Wu, and Y. Q. Li, Parallel field magnetoresistance in topological insulator thin films, Phys. Rev. B 88, 041307 (2013).
4. Lan Chen, Baojie Feng, and Kehui Wu*, Observation of a possible superconducting gap in silicene on Ag(111) surface, Appl. Phys. Lett. 102, 081602 (2013).
5. Lan Chen, Cheng-Cheng Liu, Baojie Feng, Xiaoyue He, Peng Cheng, Zijing Ding, Sheng Meng, Yugui Yao, and Kehui Wu*, Evidence for Dirac Fermions in a Honeycomb Lattice Based on Silicon, Phys. Rev. Lett. 109, 056804(2012).
6. Baojie Feng, Zijing Ding, Sheng Meng, Yugui Yao, Xiaoyue He, Peng Cheng, Lan Chen, and Kehui Wu, Evidence of Silicene in Honeycomb Structures of Silicon on Ag(111), Nano Letters 12,3507(2012). 
7. G.H. Zhang, H.J. Qin, J. Chen, X.Y. He, Y.Q. Li and K.H. Wu*, Growth of topological insulator Bi2Se3 thin films on SrTiO3 with large gate-voltage-tunable chemical potential, Adv. Func. Mater. 21, 2351(2011).
8. J. Chen, H. J. Qin, F. Yang, J. Liu, T. Guan, F. M. Qu, G. H. Zhang, J. R. Shi, X. C. Xie, C. L. Yang, K. H. Wu*, Y. Q. Li*, and L. Lu, Gate-Voltage Control of Chemical Potential and Weak Anti-localization in Bi2Se3, Phys. Rev. Lett. 105, 176602(2010).
9. Huajun Qin, Yi Gao, Jing Teng, Hongxing Xu, Kehui Wu* and Shiwu Gao, A laterally tunable plasmon resonance in supported bi-atomic-layer Ag nanodisks, Nano Letters 10, 2961( 2010).
10. Guanhua Zhang, Huajun Qin, Jing Teng, Jiandong Guo, Qinlin Guo, Xi Dai, Zhong Fang, and Kehui Wu*, Quintuple-layer epitaxy of thin films of topological insulator Bi2Se3, Appl. Phys. Lett. 95, 053114 (2009).
11. 吴克辉,何小月,一种扫描隧道显微镜扫描探头,专利申请号:201310198781.5.
12. 吴克辉,一种自带减震功能的超高真空低温杜瓦,专利申请号:201110440335.1.

 
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