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【InfoMat专访系列之青年科学家】陕西师范大学徐华教授专访:既然选择了远方,便只顾风雨兼程

InfoMat团队 Mat+ 2022-11-04

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2021年6月30日,科睿唯安(Clarivate)正式发布2021年科技期刊引证报告(Journal Citation Reports),InfoMat获得首个影响因子--25.405


个人简介

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徐华,陕西师范大学材料科学与工程学院,教授。2007年毕业于宁夏大学,获得学士学位;2012年毕业于兰州大学,获得理学博士学位(北京大学和兰州大学联合培养),导师张浩力、张锦教授。2012-2014在北京大学张锦教授课题组开展博士后研究工作。2014年9月加入陕西师范大学材料科学与工程学院至今,致力于各向异性二维原子晶体材料的可控制备、结构和性质调控及光电器件应用研究。主持国家自然科学基金2项,发表学术论文30余篇,包括Adv. Mater. (2), Adv. Funct. Mater. (6), Adv. Sci. (1), Angew. Chem. Int. Ed. (1), InfoMat (1), ACS Nano (1), Small (6)等。入选陕西省创新领军人才推进计划“青年科技新星”(2016年),陕西省引进高层次创新人才计划“青年百人”(2017年),InfoMat期刊青年编委(2021年)。

课题组网站:https://www.x-mol.com/groups/xu_hua 

科研简介

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您能否简要介绍课题组的工作?课题组过去几年主要致力于低维半导体材料光电功能器件研究,特别关注各向异性二维材料的可控制备、结构和性质调控及光电器件应用。针对铼族过渡金属硫化物(Re-TMDs)材料制备中存在的反对称生长和面外生长等问题,研发出“共熔体辅助”和“空间限域”等材料制备的新方法,实现了大面积Re-TMDs材料的层数可控制备;发现该材料生长过程中结构重构诱导产生子晶畴和晶界的微观过程,提出了低对称二维材料普适的“纳米组装生长”新模式;在两重对称的Au (101)晶面上实现了该材料的本征各向异性生长,为其晶圆级单晶材料的可控制备铺平了道路。开创了角分辨偏振拉曼光谱(ARPRS)鉴定各向异性二维材料晶格方向新技术,揭示了该类材料结构与其光、电性质之间的内在联系,为构筑其新型光电子器件奠定了坚实基础。希望以上研究进展能为二维半导体材料学科发展做一点贡献。

“科学探索者”与“思想启迪者”

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当您还在上学的时候,未来想从事什么职业?是什么机缘促使您开始低维半导体材料光电功能器件的研究呢?我的梦想随着我的求学之路和认识的提升在不断升华。在上高中时,我没想过将来要做什么(作为农村出来的孩子,知识和眼界还是很有限的),但我知道一定要考上大学;到上大学时,我想未来当一名高中老师,从事教书育人的行业;到上研究生时,随着对科学知识的认知和追求真理好奇心的增强,我便对科学研究产生了浓厚的兴趣,立志要当一名科研工作者;现如今,我成为了一名教学科研型的大学老师,当了解到我们国家的科学研究还有很多弱项和无奈时,我明确了我既要当一名科学探索者,又要当一名思想启迪者,鼓励和培养更多有志年轻人投身科学研究事业。教书育人和科学探索有机结合,这正是我喜欢的职业。

开始低维半导体材料光电功能器件研究的机缘要从我的两位张老师说起,我的硕博是在兰州大学和北京大学联合培养下完成的,因此我有两位导师:张浩力教授和张锦教授。刚上研究生时我是想从事有机合成化学研究,我的导师张浩力教授从长远发展的角度建议我做纳米材料方向,因此在兰州大学两年的研究学习是我从事低维半导体材料研究的起点。研究生二年级时,得益于两位张老师提供的机遇,2009年3月我从兰州大学到了北京大学化学与分子工程学院张锦教授课题组联合培养,在这里更进一步的接触到了低维半导体材料光电功能器件,几年扎实的学习和锻炼为我后续独立开展科研工作奠定了坚实基础。

直面困难与挑战,明确目标与计划

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您认为低维光电探测器件现存的挑战和问题有哪些?未来的发展趋势如何?您的团队有哪些关于该方向的计划呢?在光电探测方面,传统的薄膜半导体(如Si、InGaAs、HgCdTe等)一直占据着市场的主导地位。以二维材料和纳米线为代表的低维材料因其小尺寸特征和非凡的物理性质,在光电探测领域具有很大的应用前景。当然,低维光电探测器也面临着很大的挑战,如低维材料的尺寸与光的波长不匹配问题、极紫外和中红外波段探测材料缺乏问题、大面积阵列构筑问题和现有薄膜半导体材料集成问题等。下一代光电探测器正朝着室温、多波段、超灵敏、超小像元、超大面阵的方向发展,迫切需要新材料和新结构。我的课题组未来会更多地关注具有宽带隙的二维氧化物半导体材料和窄带隙的二维过渡金属硫族化合物材料,特别是具有低对称结构的二维材料。围绕这类材料的可控制备,结构和能带工程,及深紫外光电探测、中远红外光电探测和偏振光电探测等器件的构筑开展深入研究。您认为各向异性二维原子晶体材料在制备光电子器件的最大特色是什么呢?未来可能的研究与应用趋势又在哪些方面呢?与各向同性的二维晶体材料(如石墨烯和MoS2)相比,各向异性二维晶体材料多一个平面内的自由度,所以它们的性质更加丰富多彩,在构筑多功能光电器件方面极具优势。当然,目前各向异性二维晶体材料的器件化应用还有若干问题有待解决,比如:现有生长方法所得各向异性二维材料的晶格取向仍很随机,无法构筑大面积阵列偏振探测器。不仅如此,现有各向异性二维材料的各向异性比(包括光学吸收和电学输运)仍然较小,不足以构筑真正意义上的偏振光电成像系统。因此,我认为开发具有大各向异性比的新型低对称二维材料体系,并实现其大面积晶格取向可控制备,是未来该领域的研究重点。此外,通过应力调控材料结构或与等离子体激元结构结合,来增大二维材料的各向异性比也是一个研究方向。您的团队在InfoMat上发表了一篇题为‘Controllable growth of type-II Dirac semimetal PtTe2 atomic layer on Au substrate for sensitive room temperature terahertz photodetection’的原创性文章。请问您的灵感来源是什么呢?从想法到最终实现高性能的光电探测器件,您认为最大的困难是什么?二维PtTe2是一种具有独特的II型狄拉克锥能带结构的半金属材料,在太赫兹探测方面具有很好的应用前景。然而,该材料的可控制备一直是个挑战,我们也尝试过在很多不同衬底上生长PtTe2材料,均以失败告终。期间,我们意外地发现利用金基底生长PtTe2时,在很低的生长温度下金基底便会熔成小球,金属相图证实碲能够与金形成二元低共熔体,从而降低其熔点。这为我们通过改变碲量实现固态和熔融金基底表面PtTe2的控制生长思路提供了灵感。对固态和熔融金基底的精确控制是本工作的一大挑战,杨阳同学以一丝不苟的态度、坚持不懈的精神进行实验,使得最初的设想有幸实现。此外,PtTe2太赫兹光电探测部分得到了中科院上海技术物理研究所的王林研究员和学生的大力支持,特别感谢。也感谢InfoMat接收和发表我们的工作。

为《InfoMat》团队点赞!

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在文章发表的过程中,您认为InfoMat编辑在处理稿件时的效率如何?审稿人的专业程度和文章发表速度怎么样?此次文章发表过程中,感受到InfoMat编辑在处理稿件时非常的高效且规范,从投稿到一审意见回来不到一个月。从审稿意见可以看出,审稿人非常专业,也很负责,从学术问题、图表和语言规范等方面提出了很多专业的建议,对提升稿件质量具有很大的帮助。不仅如此,编辑也给我们的稿件提出了很多专业的修改建议,这点我觉得难能可贵。文章接收到正式在线发表速度也很快,不到一个月就有了正式的期号和页码,proof过程也很专业,执行编辑提出了很多改进稿件的建议。InfoMat编辑团队在处理稿件时的高效和专业,是研究者们非常看重的一点,这方面我要为编辑团队们点个赞!作为InfoMat的青年编委,您认为青年编委在期刊的发展中扮演什么角色呢?您认为我们还可以从哪些方面努力提高期刊的水平和影响力?非常荣幸能够成为InfoMat的青年编委,身兼这一职位,我感到荣誉与责任共存。我认为青年编委在期刊的发展中应该做好以下几个方面:第一,积极宣传期刊,让学界广泛认可期刊,让同行熟知期刊中的论文;第二,协助提升期刊质量,吸纳更多优质稿件,认真负责地承担审稿工作;第三,积极监督期刊,发现期刊的不足和改善之处,及时向编委会反馈。通过以上举措,将会让个人和期刊共同成长,最终提升期刊的质量和国际影响力。

脚踏实地,稳步发展

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我们了解到您从事科研以来,事业一直在稳步发展,到现在成果丰硕。能否请您谈谈在科研事业发展中最重要和最难忘的经历是什么呢?其实也谈不上成果丰硕,只能说是一步一个脚印,围绕自己感兴趣的事情做了些研究。作为西部高校的一名青椒,在二维材料制备和器件领域开展研究面临着很大的挑战,实验平台和学生资源是很大的制约因素。非常庆幸的是,在我事业发展过程中得到了学校和学院,以及老师、朋友和合作伙伴的大力支持,从理论计算到许多测试表征,再到学生资源的支持,没有大家的帮助,就没有我的进步。这是我事业发展中最重要、最宝贵的部分,在这里我也借此机会,向各位帮助过我的老师、朋友和合作伙伴表示真诚的感谢!在科研起步阶段,我将办公桌搬到了实验室,带着一位研究生和两位本科生从一个一个螺丝钉开始建设实验室,开启低维半导体材料的探索研究之旅。在酷热的暑假,手把手带着几位学生做实验,解决遇到的每一个问题,给学生们分享科研趣事和一些学术大牛们的励志故事,在实验室一起过生日等,真的是苦并快乐着,这是我科研事业发展中最难忘的一段经历。您的课题组目前有引进人才的计划吗,您能谈谈陕西师范大学在人才引进和科研发展方面有哪些政策支持吗?课题组经过近7年的建设,已拥有了较为完善的材料制备和器件研究平台,亟需组建一支科研团队。在学院的鼎力支持下,课题组目前正计划招收一名师资博士后,目标是培育一位志同道合的伙伴,一起在陕西师范大学建设二维材料学科方向。如有二维材料制备和器件等相关方向的博士或者博士后感兴趣,可以与我联系。
陕西师范大学作为国家211和双一流学科建设高校,拥有高水平的研究平台和人才培养机制。在人才引进方面,学校为优质人才提供具有竞争性的科研启动费,人才住房,完善的子女教育资源(幼儿园到高中均为西安市五大名校)等。在师资博后方面,学校提供不少于20万的年薪,博士后公寓,小孩上学等资源。此外,学校和学院也会提供一定的科研启动费,以及其它柔性的资助。

在自主探索中成长

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对于进入课题组的研究生和博士生,您是如何培养他们的个人能力的呢?请您送一句话给已经踏上科研征途的他们。

在研究生培养方面,我一直秉承两个理念:第一,“磨刀不误砍柴工,打好基础,厚积薄发很关键”;第二,“授人以鱼,不如授之以渔”。对于刚进组的研一学生,我会给他们足够的自由空间,让他们安心学习专业课程知识,同时鼓励开展一些简单的科研探索,以便熟悉研究领域,培养科研素养,找准科学问题;从研二开始,我会和学生锁定一个科研问题,确立研究目标,开始攻关。在研究过程中,我会鼓励学生自主创新和探索,让学生在探索中发现问题,解决问题。最后,我想对踏上科研征途的学子们说:“既然选择了远方,便只顾风雨兼程”。

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