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集中于利用角分辨光电子能谱（ARPES）和其他谱学技术揭示功能材料（例如磁性材料、拓扑材料和热电材料）的新颖电子特性。他的研究小组还掌握了助熔剂法、化学气相转移（CVT）和分子束外延（MBE）等材料生长技术。在磁性材料领域，他的工作揭示了非常规反铁磁体中能带的自旋劈裂。在拓扑材料领域，他的工作发现了磁性拓扑绝缘体中的无间隙拓扑表面态和三维狄拉克半金属中的费米弧表面态等。他目前共发表研究论文75篇左右，被引10000次左右，h因子为40 (Google Scholar)。
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集中于利用角分辨光电子能谱（ARPES）和其他谱学技术揭示功能材料（例如磁性材料、拓扑材料和热电材料）的新颖电子特性。他的研究小组还掌握了助熔剂法、化学气相转移（CVT）和分子束外延（MBE）等材料生长技术。在磁性材料领域，他的工作揭示了非常规反铁磁体中能带的自旋劈裂。在拓扑材料领域，他的工作发现了磁性拓扑绝缘体中的无间隙拓扑表面态和三维狄拉克半金属中的费米弧表面态等。他目前共发表研究论文75篇左右，被引10000次左右，h因子为40 (Google Scholar)。
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. Yu-Peng Zhu*, Xiaobing Chen* et al., Observation of plaid-like spin splitting in a noncoplanar antiferromagnet. Nature 626, 523 (2024).
2. Xiang-Rui Liu*, Hanbin Deng*, Yuntian Liu* et al., Spectroscopic signature of obstructed surface states in SrIn2P2. Nat. Commun. 14, 2905 (2023).
3. Yu-Jie Hao*, Ming-Yuan Zhu*, Xiao-Ming Ma* et al., Single crystal synthesis and low-lying electronic structure of V3S4. J Alloys Compd. 949, 169776 (2023).
4. Xiao-Ming Ma*, Yufei Zhao*, Ke Zhang*, Shiv Kumar* et al., Realization of a tunable surface Dirac gap in Sb-doped MnBi2Te4. Phys. Rev. B 103, L121112 (2021) (编辑推荐文章).
5. Ruie Lu*, Hongyi Sun*, Shiv Kumar*, Yuan Wang* et al., Half-magnetic topological insulator with magnetization-induced Dirac gap at a selected surface. Phys. Rev. X 11, 011039 (2021).
6. 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).
7. 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).
8. 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).
9. Wenke He et al., High thermoelectric performance in low-cost SnS0.91Se0.09 crystals. Science 365, 1418 (2019).
10. 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).
11. Qiangsheng Lu et al., Unexpected large hole effective masses in SnSe revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy. Phys. Rev. Lett. 119, 116401 (2017).
12. Chang Liu et al., Tunable spin helical Dirac quasiparticles on the surface of three-dimensional HgTe. Phys. Rev. B 92, 115436 (2015).
13. Su-Yang Xu*, Chang Liu* et al., Observation of Fermi arc surface states in a topological metal. Science 347, 294 (2015).
14. Yang Xu, Ireneusz Miotkowski, Chang Liu et al., Observation of topological surface state quantum Hall effect in an intrinsic three-dimensional topological insulator. Nat. Phys. 10, 956 (2014).
15. 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；
新颖磁性材料；
磁性和非磁性拓扑材料；
高性能热电材料；
二维材料。
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. 非常规反铁磁体的谱学发现
在空间、动量和能量上操控电子的自旋是自旋电子学的基础和核心。传统的自旋电子学器件利用铁磁体作为自旋流的发生器和操纵器。然而，铁磁材料的信息存储密度不高，读写速度也相对较慢（GHz量级）。与此相反，反铁磁材料的信息储存密度可以达到原子级，它独有的太赫兹（THz）自旋动力学特性也可以实现皮秒级时间尺度的磁矩反转。由此可见，理想的下一代自旋电子学材料需要具备铁磁体易于写入和读取信息的特性，也需要具备反铁磁体以高稳定性、高密度储存信息的能力和超快的自旋动力学性质。最近，人们关注到自旋轨道耦合为零的极限下磁性材料中的一组以前被忽视的对称操作。这些操作导致了一种新型的、反铁磁诱导的自旋劈裂的出现，使反铁磁体的能带能够实现巨大的、依赖动量的自旋极化。这种非常规反铁磁体的磁电性质和铁磁体更为类似，因此兼具铁磁体和反铁磁体的优点，从而有望取代铁磁体成为自旋电子学的材料基础。2024年，本小组与物理系刘奇航小组、中国科学院上海微系统与信息技术研究所乔山小组合作，利用自旋分辨光电子能谱和第一性原理计算发现了第一个非常规反铁磁体。在非共面反铁磁体二碲化锰（MnTe2）中，我们发现自旋的面内分量相对于布里渊区的高对称平面是反对称的。这导致反铁磁基态中的特殊的“格子状自旋纹理”。这种非常规的自旋极化信号在高温顺磁状态下几乎消失，提示其源于固有的反铁磁序。我们的研究证明了一种由时间反演破缺诱导的新型二次型自旋织构，为反铁磁自旋电子学奠定了坚实的基础，并为研究相关材料中的奇异量子现象铺平了道路。这项研究成果于2024年2月14日发表于《自然》（Nature）。同一期《自然》杂志配发了题为“新型磁性与常规‘劈裂’”(New type of magnetism splits from convention) 的评述文章，指出我们的工作“为理解交错磁性化合物中的自旋劈裂贡献了关键进展——它揭示了这些材料磁性结构固有的复杂性。作者的工作无疑将成为加速这一主题研究的催化剂”。本工作得到了《科技日报》要闻版、国际版和“观察者网”、“DeepTech深科技”等公众号的报道，并被中国《物理》杂志选为封面故事。
2. 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的拓扑表面态能隙近似为零。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），并被美国《物理》（Physics）杂志作精选报道。
3. 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）。本小组本科生陆强声为第一作者。
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