袁国栋

袁国栋,男,博士,研究员,博士生导师。 

  19777月生于山西静乐,1999年获北京科技大学金属材料与热处理专业工学学士学位,2006年获浙江大学硅材料国家重点实验室半导体材料工学博士学位。20062009年任香港城市大学物理及材料科学系COSDAF研究中心博士后(Research Fellow),合作导师李述汤院士,主要从事微纳结构硅、II-VI族半导体和石墨烯等材料可控生长、纳米电子器件及其应用方面的研究工作,在纳米线场效应晶体管、太阳能电池、分子传感及光电器件等方面做出了较有影响的研究工作;20092011年先后在德国波鸿鲁尔大学电子工程系和德国柏林洪堡大学物理系做博士后,合作导师Saskia F. Fischer教授,主要从事新型湿法腐蚀多孔硅和微纳结构硅材料热电器件研究工作。2012年得到中国科学院百人计划的资助,在中国科学院半导体研究所工作。2014年获国家优秀青年科学基金。 

  取得的主要学术成绩: 

  基于纳米线场效应晶体管器件,发现了n-Si纳米线在潮湿空气中表面空穴积累及载流子显著提升的现象,建立了表面态载流子散射和能带弯曲模型;发现本征硅纳米线在潮湿空气中空穴积累及分子掺杂现象,基于DFT第一原理计算揭示了表面H原子钝化和气体分子吸附的双重作用机理;研制出离子敏感硅纳米线场效应晶体管,用于高灵敏选择性探测镉离子和汞离子;发现了Si纳米线分子传感器件的pH值关联机制,并首次建立了氢分子和氧分子共存的氧化还原对和纳米结构材料核-壳理论模型;采用单步腐蚀工艺在重掺n型硅中发现了纳米尺度介孔结构及其轴向渐变现象,基于Si纳米线和液体电解质界面费米能级和电化学势差异,建立了n型硅纳米线介孔隧穿电流模型和p型硅纳米线介孔热发射电流模型。提出一种黑硅表面新型湿法化学处理方法,有效降低了黑硅表面复合速率及反射率,制备的黑硅太阳能电池转化效率较碱制绒工艺电池提高了约1个百分点,实现了飞秒激光黑硅材料太阳能电池转化效率显著提升。基于高质量II-VI族半导体纳米线阵列可控生长及实时掺杂,通过构建单纳米线场效应器件,实现其电学和光电性能大范围可调;采用微波等离子体化学气相沉积工艺,首次在不锈钢衬底上生长出大面积石墨烯二维原子晶体;发明了快速淬火制备大尺寸石墨烯方法,研制出迁移率高达7791 cm2V-1s-1石墨烯双极性场效应晶体管;发现燃料敏化电池中分子嫁接石墨烯显著提升纳米TiO2颗粒电极电导,基于石墨烯/TiO2新型杂化电极电池相对于传统TiO2结构光电转化效率明显提升。近年来在Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett.ACS NanoAdv. Funct. Mater. , SmallChem. Mater. J. Phys. Chem. CAppl. Phys. Lett.等国内外重要刊物上发表论文50余篇,SCI论文被他引1000多次,申请多项专利。 

  主要研究领域或方向: 

  1. 高效太阳能电池材料及器件 

  2. 半导体纳米电子器件、场效应器件、光电器件及热电器件 

  3. 氮化物材料生长、LED芯片工艺及器件物理 

  现招收博士、硕士研究生和博士后,欢迎材料、物理、电子工程等专业学生报考! 

  联系方式: 

  电子邮箱:gdyuan@semi.ac.cn   办公电话:010-82305494 

  在研/完成项目: 

  1. 国家自然科学基金(优秀青年基金):纳米线晶体管器件及其表/界面特性研究(2015-2017) 负责 

  2. 国家自然科学基金(面上项目):面向与IC工艺兼容的Si100)衬底高亮度3D发光器件研究(2015-2018)负责 

  3. 国家自然科学基金(青年基金):低成本多孔黑硅材料可控制备及其高效太阳能电池研究(2013-2015)负责 

  4. 中国科学院百人计划项目:微纳结构硅材料及其高效太阳能电池研究(2013-2016)负责 

  5. 国家科技部863项目:新型大功率GaN电子器件外延材料及芯片制备技术研究(2015-2017)负责 

  代表性论文: 

  1. G. D. Yuan, R. Mitdank, A. Mogilatenko, S. F. Fischer, Porous nanostructures and thermoelectric power measurement of electroless-etched black silicon, J. Phys. Chem. C, 116 (2012) 13767. 

  2. G. D. Yuan, Y. B. Zhou, C. S. Guo, W. J. Zhang, Y. B. Tang, Y. Q. Li, Z. H. Chen, Z. B. He, X. J. Zhang, P. F. Wang, I. Bello, R. Q. Zhang, C. S. Lee, S. T. Lee, Tunable electrical properties of silicon nanowires via surface ambient chemistry, ACS Nano 4 (2010) 3045. 

  3. G. D. Yuan, T. W. Ng, W. J. Zhang, Y. B. Tang, H. B. Wang, L. B. Luo, C. S. Lee, S.T. Lee, p-type conductivity in silicon nanowires induced by heterojunction interface charge transfer, Appl. Phys. Lett. 97 (2010) 153126. 

  4. G. D. Yuan, W. J. Zhang, Y. Yang, Y. B. Tang, Y. Q. Li, J. X. Wang, X. M. Meng, Z. B. He, C. M. L. Wu, I. Bello, C. S. Lee, S. T. Lee, Graphene sheets via microwave chemical vapor deposition, Chem. Phys. Lett. 467 (2009) 361.  

  5. G. D. Yuan, W. J. Zhang, J. S. Jie, X. Fan, J. X. Tang, I. Shafiq, Z. Z. Ye, C. S. Lee, S. T. Lee, Tunable N-type Conductivity and Transport Properties of Ga-doped ZnO Nanowire Arrays, Adv. Mater.20 (2008) 168 

  6. G. D. Yuan, W. J. Zhang, W. F. Zhang, X. Fan, C. S. Lee, S. T. Lee, p-type conduction in nitrogen-doped ZnS nanoribbons, Appl. Phys. Lett., 93 (2008) 213102 

  7. X. Zhang, G. Yuan, Q. Li, B. Wang, X. Zhang, R. Zhang, J. C. Chang, C. Lee, S. Lee, Single-Crystal 9, 10-Diphenylanthracene Nanoribbons and Nanorods, Chem. Mater., 20 (2008) 6945 

  8. H. Y. Chen, G. D. Yuan*, Y. Peng*, M. Hong, Y. B. Zhang, Y. Zhang, Z. Q. Liu, J. X. Wang, B. Cai, Y. M. Zhu, J. M. Li, Enhanced performance of solar cells with optimized surface recombination and efficient photon capturing via anistropic-etching of black silicon, Appl. Phys. Lett., 104, 193904, 2014 

  9. M. Hong, G. D. Yuan*, Y. Peng*, H. Y. Chen, Y. Zhang, Z. Q. Liu, J. X. Wang, B. Cai, Y. M. Zhu, Y. Chen, J. H. Liu, J. M. Li, Control carrier recombination of multi-scale textured black silicon surface for high performance solar cells, Appl. Phys. Lett., 104, 253902, 2014 

  10.  C. Guo, L. Luo, G. Yuan, X. Yang, R. Zhang, W. Zhang and S.T. Lee, Surface passivation and transfer doping of silicon nanowires, Angew. Chem. Int. Ed. 48 (2009) 9896 

  11.  Y. B. Tang, C. S. Lee, Z. H. Chen, G. D. Yuan, Z. H. Kang, L. B. Luo, H. S. Song, Y. Liu, Z. B. He, W. J. Zhang, I. Bello, S. T. Lee, High-quality graphenes via a facile quenching method for field-effect transistor, Nano Lett.. 9 (2009) 1374 

  12.  H. S. Song, W.J. Zhang, G. D. Yuan, Z. B. He, W.F. Zhang, Y. B. Tang, L.B. Luo, C. S. Lee, I. Bello, S. T. Lee, p-type Conduction in Arsenic-doped ZnSe Nanowires, Appl. Phys. Lett., 95 (2009) 033117 

  13.  W. F. Zhang, Z. B. He, G. D. Yuan, J. S. Jie, L. B. Luo, X. J. Zhang, Z. H. Chen, C. S. Lee, W. J. Zhang, S. T. Lee, High-Performance, Fully-Transparent and Flexible Zinc-Doped Indium Oxide Nanowire Transistors, Appl. Phys. Lett., 94 (2009) 123103 

  14.  J. Jie, W. Zhang, K. Peng, G. Yuan, C. S. Lee, S. T. Lee, Surface-dominated transport properties of silicon nanowires, Adv. Funct. Mater., 18 (2008) 3251 

  15.  W. Zhang, J. Jie, L. Luo, G. Yuan, Z. He, Z. Yao, Z. Chen, C. S. Lee, W. Zhang. S. T. Lee, Hysteresis in In2O3:Zn nanowire field-effect transistor and its application as a nonvolatile memory device, Appl. Phys. Lett. 93 (2008) 183111 

  16.  L. Luo, J. Jie, W. Zhang, Z. He, J. Wang, G. Yuan, W. Zhang, L. Wu, S. Lee*, Silicon nanowire sensors for Hg and Cd ions, Appl. Phys. Lett., 94, 193101, 2009 

  17.  Y. B. Tang, C. S. Lee, J. Xu, Z. T. Liu, Z. H. Chen, Z. He, Y. L. Cao, G. D. Yuan, H. Song, L. Chen, L. B. Luo, H. M. Cheng, W. J. Zhang, I. Bello, S. T. Lee*, Incorporation of Graphenes in Nanostructured TiO2 Films via Molecular Grafting for Dye-Sensitized Solar Cell Application, ACS Nano, 4, 3482, 2010