北京工业大学材料学院张永哲教授

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张永哲，教授（见习），博士生导师，2009年6月博士毕业于兰州大学物理系凝聚态物理专业，随后在韩国延世大学、新加坡南洋理工大学及华北电力大学从事博士后及教学科研工作。2014年度入选北京市海外高层次人才引进“海聚工程”青年项目及北京市科技新星人才计划。主要从事光电材料与器件方面的工作，包括光电探测器、太阳能电池、发光二极管及纳米激光器等，研制出超宽光谱响应范围（从可见光532nm至中红外10um左右）、超高响应度（8.61A/W）的石墨烯光电探测器，在响应度方面，相比同类工作提高了近3个量级，该工作被Nature Photonics杂志Highlight,并被USA Today, INOVACAO Tecnologica, NTU News,新加坡联合早报,中国科学网等几十家媒体报道。迄今为止，在Nature Communications, Small, Laser Physics Letters, Journal of Power Sources等杂志上发表论文30余篇，被引用490多次，申请国际专利2项，中国发明专利1项。主持和以骨干参加国家高技术研究发展计划（863计划）1项、国家自然科学基金3项、北京市科委人才项目1项。


联系方式：
邮箱：yzzhang@bjut.edu.cn
电话：010-6739 2445
实验室主页：http://qmlab.bjut.edu.cn


研究方向：
新型光电材料生长制备及器件设计应用：
1)新型二维材料的设计、生长及功能化研究
2)二维材料光电转化器件研究
3)发光器件研究
热诚欢迎物理、材料或微电子等专业背景的同学加入我们课题组，我们每年有一定名额的博士、硕士及博士后招生招聘，欢迎所有喜欢科学研究的同学！如有兴趣，请随时咨询。


代表性学术论文:
1.Broadband high photoresponse from pure monolayer graphene photodetector,Nature Communications,4 (2013) 1811-1822. Highlighted byNature Photonics.
2. Preparing Patterned Carbonaceous Nanostructures Directly by Overexposure of PMMA Using Electron-Beam Lithography,Nanotechnology, 20 (2009) 135306.
3.Highly Ordered Arrays of Particle-in-Bowl Plasmonic Nanostructures for Surface-Enhanced Raman Scattering,Small,8 (2012) 2548-2554.
4.A simple method to prepare uniform-size nanoparticle TiO2electrodes for dye-sensitized solar cells,Journal of Power Sources,189 (2009) 1256-1263.
5.Electrospraying tuned photoanode structures for dye-sensitized solar cells with enhanced energy conversion efficiency,Journal of Power Sources,196 (2011) 1639-1644.
6.Thermal Treatment Effect on the TiO2Nanorods Electrode Prepared by Solvothermal Method for Dye-sensitized Solar Cell: Surface Reconfiguration and Improved Electron Transport,Journal of Power Sources,255 (2014) 16-23.
7.Improvements to the hierarchically structured ZnO nanospheres based dye-sensitized solar cells,Journal of Physics D: Applied Physics,42 (2009) 085105.
8.Room temperature enhanced red emission from novel Eu3+doped ZnO nanocrystals uniformly dispersed in nanofibers,Nanotechnology,22 (2011) 415702.
9.All-normal-dispersion passively mode-locked Yb-doped fiber ring laser based on graphene oxide saturable absorber,Laser Physics Letters，10 (2013) 075108.
10.Polarization behaviours of twisted carbon nanotube fibers,Journal of Raman Spectroscopy,43 (2012) 1221-1226.

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以石墨稀（graphene）为代表的二维材料因其独特的层状结构和多样的物理化学性质，自诞生之初就受到了科学界的广泛关注，越来越多的新型二维材料不断被开发出来，其种类已超过200种。相比较石墨烯、硫化钼（MoS2）等具有较高晶格对称性的二维晶体，同时还存在一类低对称性的二维材料，在二维面内存在各向异性，较普通二维材料具有更加丰富有趣的性质。目前各向异性的二维材料主要包括褶皱蜂窝状的二维黑磷及其合金、扭曲1T相结构的过渡金属硫族化物（1T’-TMDs）、正交相的IV族金属硫族化物（GIVMCs）以及一些IV-V族半导体（如GeAs）等。然而，薄层黑磷会因光致氧化而发生降解，化学稳定性欠佳；金属硫化物半导体中的本征缺陷较多。因此，寻找性质稳定、性能优异及成本低廉的新型各向异性二维材料具有重要意义。

最近，北京工业大学张永哲教授与刘丹敏教授联合团队使用理论预测与实验结合的方法研究了一类新型准一维各向异性的层状材料：碱金属过磷化物MP15 (M=Li, Na, K)。这类材料具有对称性极低的三斜晶体结构，属于P1-（NO.2）空间群，确保了MP15的平面高各向异性。理论计算发现这类材料具有间接带隙半导体性质，带隙随层数变化幅度较小，并且导带能级远低于水氧受体的氧化能级，具有优异的化学稳定性。此外，对于单层MP15，其载流子沿[P-15]方向的迁移率远大于面内的垂直方向，并且在该方向上空穴较电子具有更高的运动速度。是一类具备高各向异性、潜在高迁移率并且化学性质稳定的新型层状材料。

图1. (a) MP15类材料的晶体结构示意图；(b) 带隙随层数的变化；(c) 高各向异性的载流子迁移率。

团队采用化学气相传输法成功制得KP15、NaP15晶体，并采用单晶衍射首次获得了KP15的精细晶体结构（该数据已被国际晶体数据机构FIZ Karlsruhe的ICSD 组收录，CSD编号433301）。同时采用角分辨拉曼光谱、角分辨光致发光谱手段，系统研究了体系各向异性的声子振动模、激发和发射各向异性，印证了体系高各向异性的载流子迁移率和光吸收特性。根据结构预测，MP15体系面内[P-15]管间结合力较弱，因此团队采用机械剥离对KP15进行减薄，已获得厚20nm、宽80nm的KP15纳米线。