副教授 物理系

刘畅,南方科技大学物理系副教授。刘博士的研究兴趣主要是利用角分辨光电子能谱(ARPES)和其他谱学技术揭示拓扑材料,热电材料和高温超导体的新颖电子特性,以及石墨烯及其相关结构中的奇异电子行为。他的研究小组还掌握了材料的生长技术,例如利用助溶剂法,化学气相转移法(CVT)生长单晶材料,利用分子束外延(MBE)方法生长单晶薄膜材料等。在拓扑材料领域,他的工作发现了磁性拓扑绝缘体中的无能隙拓扑表面态,三维Dirac半金属中的费米弧表面电子态以及第一个拓扑晶体绝缘体。在热电材料领域,他的工作揭示了一系列基于SnSe的高性能热电化合物的价带信息。他迄今发表研究论文57篇,被引6600次左右,H-index为33(谷歌学术)。

个人简介

个人简介

刘畅,南方科技大学物理系副教授。刘博士的研究兴趣主要是利用角分辨光电子能谱(ARPES)和其他谱学技术揭示拓扑材料,热电材料和高温超导体的新颖电子特性,以及石墨烯及其相关结构中的奇异电子行为。他的研究小组还掌握了材料的生长技术,例如利用助溶剂法,化学气相转移法(CVT)生长单晶材料,利用分子束外延(MBE)方法生长单晶薄膜材料等。在拓扑材料领域,他的工作发现了磁性拓扑绝缘体中的无能隙拓扑表面态,三维Dirac半金属中的费米弧表面电子态以及第一个拓扑晶体绝缘体。在热电材料领域,他的工作揭示了一系列基于SnSe的高性能热电化合物的价带信息。他在Science, Nature Physics, Physical Review X, Physical Review Letters等杂志上发表研究论文57篇,被引6600次左右,H-index为33(谷歌学术)。

工作经历

2015年5月- :南方科技大学物理系副教授;

2014年8月-2015年4月:南方科技大学物理系助理教授;

2011年7月-2014年7月:美国普林斯顿大学物理系博士后。

学习经历

2006-2011:美国爱荷华州立大学物理与天文学系,获博士学位;

2003-2006:中山大学物理系,获学士学位;

2001-2003:中山大学城市规划专业。

所获荣誉

2014:入选深圳市海外高层次人才“孔雀计划”

近年代表文章

1. Xuefeng Wu*, Jiayu Li*, Xiao-Ming Ma*, Yu Zhang* et al., Distinct topological surface states on the two terminations of MnBi4Te7. Phys. Rev. X 10, 031013 (2020).

2. 刘畅, 刘祥瑞. 强三维拓扑绝缘体与磁性拓扑绝缘体的角分辨光电子能谱学研究进展. 物理学报 68, 227901 (2019) (特约综述文章).

3. Yu-Jie Hao*, Pengfei Liu*, Yue Feng* et al., Gapless surface Dirac cone in antiferromagnetic topological insulator MnBi2Te4. Phys. Rev. X 9, 041038 (2019) (Physics 精选报道).

4. Wenke He et al., High thermoelectric performance in low-cost SnS0.91Se0.09 crystals. Science 365, 1418 (2019).

5. Xiao-Bo Wang*, Xiao-Ming Ma* et al., Topological surface electronic states in candidate nodal-line semimetal CaAgAs. Phys. Rev. B 96, 161112(R) (2017).

6. Qiangsheng Lu et al., Unexpected large hole effective masses in SnSe revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy. Phys. Rev. Lett. 119, 116401 (2017).

7. N. Alidoust, Chang Liu et al., Observation of metallic surface states in the strongly correlated Kitaev-Heisenberg candidate Na2IrO3. Phys. Rev. B 93, 245132 (2016).

8. S. Jiang*, Chang Liu* et al., Structural and magnetic phase transitions in Ca0.73La0.27FeAs2 with electron-overdoped FeAs layers. Phys. Rev. B 93, 054522 (2016).

9. Chang Liu et al., Tunable spin helical Dirac quasiparticles on the surface of three-dimensional HgTe. Phys. Rev. B 92, 115436 (2015).

10. Su-Yang Xu*, Chang Liu* et al., Observation of Fermi arc surface states in a topological metal. Science 347, 294 (2015).

11. Yang Xu, Ireneusz Miotkowski, Chang Liu et al., Observation of topological surface state quantum Hall effect in an intrinsic three-dimensional topological insulator. Nature Physics 10, 956 (2014).

12. Chang Liu et al., Spin-correlated electronic state on the surface of a spin-orbit Mott system. Phys. Rev. B 90, 045127 (2014).

* 同等贡献的第一作者.

研究领域

角分辨光电子能谱学,超高真空技术;

单晶与单晶薄膜生长技术;

磁性和非磁性拓扑材料;

高性能热电材料;

石墨烯和二维材料;

高温超导体(特别是铁基高温超导体)。


教学

主要教学情况:承担全校通识通修课《大学物理》B(上、下)的教学工作,负责研究生课程《物理实验仪器原理和应用》的组织工作等。

获得奖项:2017年度南方科技大学青年教师教学竞赛二等奖;2018年度南方科技大学优秀教学奖。


学术成果 查看更多

近年来,小组取得的较有代表性的科研成果有:

1. 磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4中无能隙拓扑表面态的发现

拓扑不寻常现象的发现是过去20年内凝聚态物理领域最重要的进展之一,而磁性拓扑材料则是这个领域最新的研究热点和突破口。2013年清华大学薛其坤课题组利用铁磁掺杂的三维拓扑绝缘体在极低温下实现了量子反常霍尔效应(QAHE),标志着凝聚态物理学又一里程碑式的突破。2017年人们在以MnBi2Te4为代表的化合物中发现了化学配比的铁磁/反铁磁TI,把外场诱导的量子化霍尔电导的实现温度提高了一个数量级,为在较高温度下实现QAHE、“轴子绝缘体”以及高陈数的陈绝缘体等新颖的量子物相带来了曙光。理论上,这些化合物都具有A型反铁磁结构,其拓扑表面电子态在其天然解理面上支持一个较大的磁性能隙,这个能隙的存在是实现轴子绝缘体和拓扑磁电效应等重要量子行为的必要条件。2019年,本小组与物理系刘奇航小组、量子研究院陈朝宇小组以及日本广岛同步辐射光源实验室合作,利用激光ARPES和基于低能同步辐射光的系统性的ARPES数据指出MnBi2Te4的拓扑表面态能隙为零。这一发现改写了此前的结论,使磁性拓扑体系的研究迈入一个新的阶段。这项研究成果于2019年11月21日发表于《物理学评论X》(Physical Review X,影响因子12.211),并被《物理》杂志作精选报道。

2. 对热电材料SnSe价带的测量及对其热电机理的讨论

热电材料是能够实现热能与电能直接相互转换的新能源材料,在热电制冷和废热发电等方面有着广泛的应用前景,对于提高现有能源利用率和缓解能源危机有重要作用。2014年发现的硒化锡单晶改写了单晶不能成为优秀热电材料的历史。2017年,本小组与物理系何佳清小组、北航赵立东小组合作,利用南科大测试中心的ARPES仪器对无掺杂和空穴掺杂的SnSe单晶在不同温度 (80 – 600 K) 下的能带结构作了系统性的测量,提供了定量解释该体系中温区电属性的一种思路。这项研究成果于2017年发表于《物理学评论快报》(Physical Review Letters,影响因子8.462)。本小组本科生陆强声为第一作者。

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