中国科学院金属研究所胡卫进

weiyu

胡卫进，中国科学院金属研究所研究员。2005年本科毕业于哈尔滨工业大学，2011获中国科学院金属研究所博士学位，期间于2008年获国家留学基金资助赴美国宾州州立大学做访问研究。2012-2017年，先后在新加坡南洋理工大学和沙特阿卜杜拉国王科技大学从事博士后研究工作。2017年12月入职中国科学院金属研究所，任副研究员；2019年03月起任研究员。近年来，在Nature Communications、Advanced Functional Materials,、Nano letter、ACS Applied Materials & Interfaces、Scientific Reports等期刊发表论文39余篇，在npj 2D materials and application发表二维铁电综述一篇。论文他引1500余次，H因子20。主要研究兴趣包括低维铁电、铁磁、半导体薄膜及其异质结构的外延生长和制备，研究低维铁电材料界面丰富的磁、光、电耦合效应，探索它们在现代信息存储、驱动传感等领域的应用。于2017年获中科院百人计划支持，目前主持一项国家自然科学基金面上项目, 担任Nature communications, Advanced Materials, IEEE Transactions on Nanotechnology 等16种国际学术期刊审稿人。
教育背景:
2001.09-2005.07: 哈尔滨工业大学 材料物理 工学学士 (导师：蔡伟)
2005.09-2011.11: 中科院金属研究所 材料物理与化学 工学博士 (导师：张志东)
2008.11-2010.06: 美国宾州州立大学 物理系 国家留学基金 (导师：李奇)

工作经历:
2011.11-2013.05: 新加坡南洋理工大学 物理系 博士后 (合作导师：Tom Wu)
2013.05-2016.11: 沙特国王科技大学 物理系 博士后 (合作导师：Tom Wu)
2016.12-2017.12: 沙特国王科技大学 物理系 博士后 (合作导师：Lain-Jong Li)
2017.12-2019.03: 中科院金属研究所 材料物理与化学 副研究员
2019.03-至今： 中科院金属研究所 材料物理与化学 研究员

主要研究兴趣是低维铁电、铁磁、半导体薄膜及其异质结构的外延生长和制备，研究低维铁电材料界面丰富的磁、光、电耦合效应，探索它们在现代信息存储、驱动传感等领域的应用。

主要研究成果以及代表论文：
结合高频铁电测量和准静态电学测量技术，在宽频谱(0.0001-100 kHz)范围内系统研究了有机铁电聚合物P(VDF-TrFE)薄膜的铁电畴翻转动力学行为，发现其遵循传统的形核-铁电畴长大机制，利用空间电荷-铁电极化静电相互作用实现了有机铁电电容器的三态存储。利用稀土掺杂BiFeO3大幅降低其漏电流，在铁电隧道结中实现了105的高开关比；在隧道结中首次观察到铁电光伏效应，实现了铁电极化的光读取；提出利用界面势垒获取持续光电导的新机制，并在铁电/半导体异质结中实现了迄今最大的持续光电导(~106)；实验证实-In2Se3是兼具面内和面外极化的第三类二维范德华铁电材料，并在两端原型器件中观察到铁电极化相关的可变向二极管效应。近年来，以通讯作者或第一作者在Nature Communications、Advanced Functional Materials,、Nano letter、ACS Applied Materials & Interfaces、Scientific Reports等期刊发表论文多篇，在npj 2D materials and application发表二维铁电的综述。共发表论文39篇，他引1500余次，H因子20。担任Nature communications 等10余种国际期刊审稿人。于2017年获得中科院百人计划支持，2019年获得中组部海外高层次人才计划青年项目支持。

Fei Xue, Weijin Hu, Ko-Chun Lee, Li-Syuan Lu, Junwei Zhang, Hao-ling Tang, Ali Han, Wei-Ting Hsu, Shaobo Tu, Wen-Hao Chang, Chen-Hsin Lien, Jr-Hau He, Zhidong Zhang, Lain-Jong Li,* & Xixiang Zhang*, "Room-temperature ferroelectricity in hexagonally layered -In2Se3 nanoflakes down to the monolayer limit", Advanced Functional Materials, 1803738, (2018).
Chaojie Cui, Fei Xue, Wei-Jin Hu*, Lain-Jong Li*, "Two-dimensional materials with piezoelectric and ferroelectric functionalities", npj 2D materials and application, (2018)
C. J. Cui#, W. J. Hu#*, X. X. Yan, C. Addiego, W. P. Gao, Y. Wang, Z. Wang, L. Z. Li, Y. C. Cheng, P. Li, X. X. Zhang, H. N. Alshareef, T. Wu, W. G. Zhu, X. Q. Pan*, L. J. Li*, "Intercorrelated In-Plane and Out-of-Plane Ferroelectricity in Ultrathin Two-Dimensional Layered Semiconductor In2Se3", Nano Lett. 18, (2018) 1253-1258.
W. J. Hu, T. R. Paudel, S. Lopatin, Z. H. Wang, H. Ma, K. W. Wu, A. Bera, G. L. Yuan, A. Gruverman, E. Y. Tsymbal*, & T. Wu*. “Colossal X-ray induced persistent photoconductivity in current-perpendicular-to-plane ferroelectric/semiconductor junctions”. Advanced Functional Materials. 1704337 (2017).
W. J. Hu*, Z. H. Wang, W. L. Yu, & T. Wu*. “Optically controlled electroresistance and electrically controlled photovoltage in ferroelectric tunnel junctions”. Nature Communications 7, 10808 (2016).
W. J. Hu, Z. H. Wang, Y. M. Du, X. X. Zhang, & T. Wu, “Space-Charge-Mediated Anomalous Ferroelectric Switching in P(VDF−TrEE) Polymer Films”. ACS Applied Materials & Interfaces 5, 19507 (2014).
W. J. Hu, D. M. Juo, L. You, J. L. Wang, Y. C. Chen, Y. H. Chu, & T. Wu, “Universal Ferroelectric Switching Dynamics of Vinylidene Fluoride-trifluoroethylene Copolymer Films”, Scientific. Reports 4, 4772, (2014).
W. J. Hu, G. H. Zhou, W. J. Ren, D. Li, Z. D. Zhang, “Magnetic properties and unusual exchange coupling in self-organized NdMnO3/Mn3O4 nano-composite film” Journal of Applied Physics 110, 013904 (2011).
W. J. Hu, J. Du, B. Li, Q. Zhang, and Z. D. Zhang, “ Giant magnetocaloric effect in the Ising antiferromagnet DySb”, Applied Physics Letters 92, 192505 (2008).

学术兼职：
中国仪表功能材料学会电子元器件关键材料与技术专业委员会委员
Nature Communications, Advanced Materials, IScience, IEEE Transactions on Nanotechnology, ACS Applied Materials & Interfaces, Journal of Materials Chemistry C, ACS sustainable Chemistry & Engineering, AIP Advances, Organic Electronics, Journal of Applied Physics, Solid State Communications, Physica Status Solidi-Rapid Research Letters 等学术期刊审稿人。

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2019自然科学基金面上项目-III-VI族二维范德华铁电体物相调控、性能优化及相关存储器件研究
批准号        61974147       
学科分类        极化材料与器件 ( F040808 )
项目负责人        胡卫进       
依托单位        中国科学院金属研究所
资助金额        59.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日

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铁电忆阻器以电阻的形式存储信息，其电阻与铁电畴结构密切关联，并可通过电压在亚纳秒时间尺度上进行调控，写入功耗低，在下一代非易失性存储技术中具有独特优势。器件性能（包括开关比、读写速度、数据存储容量等）与铁电畴结构及其翻转动力学密切相关。前期研究主要关注铁电极化翻转过程对阻变行为的影响，鲜有研究铁电自极化（铁电薄膜自发形成的特定铁电畴结构）对铁电阻变性能的影响。如何精准调控铁电自极化并揭示其与阻变器件性能的关联，对提升铁电阻变器件的性能具有重要意义。

　　围绕这一目标，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心功能材料与器件研究部胡卫进研究员、黄彪宏博士生、张志东研究员等与国内外多家单位合作，提出利用金属/铁电界面肖特基势垒调控铁电自极化的新机制，并实现了SrRuO3/(Sm,Bi)FeO3/Pt铁电二极管开关比等阻变性能的显著提升。研究发现，稀土Sm掺杂可有效调控铁酸铋薄膜氧空位浓度和分布，从而改变SrRuO3/BIFeO3界面肖特基势垒和退极化场强度。两者相互竞争导致铁电自极化从铁电单畴向多畴演变，畴尺寸显著变小至几十纳米。伴随铁电畴结构的转变，对应铁电二极管的阻变行为从单向阻变演变成双向阻变，可通过自极化有效调控其阻变对称性。具有铁电自极化单畴的铁酸铋铁电二极管拥有高达106的巨大开关比，比传统器件高出2个量级。该巨大开关比可以归结为铁电自极化、铁电极化翻转及其诱导的氧空位的迁移等对铁电二极管器件能带结构的综合调控。此外，该类器件电阻态的转换符合铁电极化翻转的Merz定律。随Sm掺杂浓度提高，其阻变转换的激活能从0.28 GV/m降至0.12 GV/m；阻变翻转速度从30 ns降低至设备极限6.25 ns，并展现出亚纳秒的写入潜力。该类器件也具有极低写入功耗，每存储单元写入功耗仅为5.3 飞焦，可以和先进的阻变存储、磁随机存储、相变存储器件等相媲美。相关结果以“Schottky Barrier Control of Self-Polarization for a Colossal Ferroelectric Resistive Switching”为题, 于6月27日发表在《美国化学学会纳米》(ACS Nano) 期刊上。
　　这是继该团队在铁电二极管中发现多级电流跳跃现象 (Advanced Electronic Materials, 8, 2101059, 2022) 之后，利用铁电畴调控铁电存储器件性能的又一突破。该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目、面上项目、科技部重点研发计划、沈阳材料科学国家研究中心以及上海同步辐射光源的支持。
　　全文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01548