Laboratory of Advanced Materials and Applications

實驗室概況

 

　　新材料應用實驗室依托物理與機電工程學院建設，涉及物理、材料、工程技術等多門學科，是我院教學和科研的重要平臺。現實驗室面積110平方，建設投資基金300余萬元。擁有大型儀器設備包括：高真空多靶磁控濺射鍍膜機、MEVVA 源復合高能離子注入機、拉曼光譜測試儀、真空管式退火爐、紫外-可見分光光度計、材料力學性能綜合測試平臺等，使實驗室的研究條件得到基本保障。

　　新材料應用實驗室旨在通過物理研究、材料設計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創造出性能優異和滿足特殊需要的新型材料，并依靠高新技術拓展新材料應用的深度和廣度。實驗室以材料先進復合制備與應用技術和材料微觀設計與計算機模擬為主要研究方向，重點開展材料表面改性技術、金屬材料表面涂鍍層技術、功能納米薄膜材料制備與應用以及材料微觀設計理論與計算機模擬的應用研究。

　　新材料應用實驗室緊緊圍繞國家、省和地方發展的戰略目標，針對學科發展前沿和國家重大科技問題，開展創新性研究。其目標是在新材料制備與應用領域獲取原始創新成果和自主知識產權，通過不懈努力使其成為我校乃至我省新材料制備與應用的研發平臺，力爭成為服務學術隊伍建設、服務學科建設、服務人才培養以及服務地方經濟的中心。

研究方向一：材料表面改性技術

　　離子注入及離子束材料改性是表面改性技術中的一種：離子注入技術是把某種元素的原子電離成離子，并使其在幾十至幾百千伏的電壓下進行加速，在獲得較高速度后射入放在真空靶室中的工件材料表面的一種離子束技術。材料經離子注入后，其表面的物理、化學及機械性能會發生顯著的變化。周小東博士長期從事離子注入及離子束材料改性工作，對離子注入的原理及實際操作較為熟悉，主要將離子注入技術應用于納米材料科學研究中，主持1項和參與多項國家自然科學基金，在此領域中發表多篇SCI研究論文，多次參加此領域的國際、國內學術會議。其主要研究領域是離子束技術在納米材料制備、材料改性及其應用研究領域中的應用。

研究方向二：涂鍍層技術

　　涂鍍層技術：硬質涂層通常是指過渡金屬元素的碳化物、氮化物、硼化物及氧化物。由于硬質涂層具有較高的硬度、良好的耐磨性、化學穩定性、較強的耐熱、抗氧化、耐腐蝕性、摩擦因數低，與基體附著牢固以及漂亮的可觀性等特點，在刀具、機械加工、汽車制造等方面獲得廣泛應用。本方向研究人員主要從事CrN、TiN、VN基復合涂層研究，采用直流、射頻多靶磁控濺射技術開展硬質涂層在刀具、成型模具、機械零部件上的應用研究。

研究方向三：功能納米薄膜材料

　　功能薄膜材料通常具有優良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力學、化學、生物醫學等功能中的某一或某些功能，因此在節能環保、新能源、高端裝備制造業、生物技術等新型行業中具有廣泛的應用前景。寬禁帶半導體材料SiC、ZnO、TiO₂等寬禁帶半導體的研究是我們正在開展的一個重要分支方向。實驗團隊成員孫現科博士在SiC半導體外延薄膜進行了較深入的研究，參與了兩個國家自然科學基金項目和一個天津市科學基金項目，取得了重大研究成果，已在外文期刊發表多篇論文，并被SCI檢索和他人多次引用。周小東博士在ZnO、TiO₂功能薄膜和SiC材料方面也做了大量研究工作，其研究成果已在SCI收錄的外文期刊上發表數篇研究論文。磁性薄膜材料：探索不同過渡金屬元素（Fe、Mn、Co、Cr等）摻雜及與非磁性元素共摻雜的SiC基DMS薄膜的生長條件與薄膜的微結構、磁性和輸運性能之間的關系，制備出居里溫度高于室溫的稀磁半導體薄膜。在充分的結構表征和性能測試基礎上，揭示此類薄膜中磁性起源和自旋相關的輸運特性。光學薄膜材料：薄膜材料的離子注入法改性研究和金屬納米顆粒表面等離子激元增強半導體發光性能研究。

研究方向四：計算材料學

　　計算材料學是材料科學與計算機科學的交叉學科，是一門正在快速發展的新興學科，是關于材料組成、結構、性能、服役性能的計算機模擬與設計的學科，是材料科學研究里的“計算機實驗”。以密度泛函理論(DFT)為基礎以及在此基礎上發展起來的簡單而具有一定精度的局域密度近似(LDA)和廣義梯度近似(GGA)的第一性原理電子結構計算方法，不僅能夠給出描述體系微觀電子特性的物理量如波函數、態密度、費米面、電子間互作用勢等，以及在此基礎上所得到的體現體系宏觀物理特性的參量如結合能、電離能、比熱、電導、光電子譜、穆斯堡爾譜等，而且它還可以幫助人們預言許多新的物理現象和物理規律。研究所成員張云麗博士長期從事第一性原理的計算研究工作，在鐵基超導、稀磁半導體材料的理論研究上有深厚的研究基礎，并取得了豐富的研究成果，參與兩項國家自然科學基金，在此領域發表多篇SCI研究論文。主要研究方向：①采用第一性原理 計算研究FeAs基體系，從理論上計算研究各體系的穩定構型、電子結構、磁性特征，并在此基礎上探索新型的FeAs基高溫超導體。②基于第一性原理探究ZnAs基稀磁半導體的穩定構型，分析、研究Mn單摻及Mn和K或Ba共摻雜ZnAs基體系對其電子結構及磁性的影響，揭示磁性來源。

實驗室主要成員簡介

 

 

周小東博士

　　周小東，1982年11月出生，河南周口人，中共黨員。周口師范學院物理與機電工程學院教師、博士；2012年6月畢業于武漢大學材料物理與化學專業。

主要研究領域：
　　物理學教育、材料科學、離子注入及離子束材料改性、表面功能材料。

主講課程：
　　熱力學與統計物理、材料學導論、大學物理。

近年來發表的論文：

　　1. Fabrication and properties of TiO₂ nano?lms on different substrates by a novel and universal method of Ti-ion implantation and subsequent annealing, Nanotechnology, 2013 (24) 255603 (SCI)

　　2. Enhanced efficiency of inverted polymer solar cells by using solution-processed TiOx /CsOx cathode buffer layer, Nanoscale Research Letters, 2015, 10:29 (SCI)

　　3. Controlling the formation and growth of TiO₂ nanofilms by Ti ion implantation and subsequent thermal annealing, Nuclear Science and Techniques, 2015 (6) (SCI)

　　4. Fabrication and evolution of nanostructure in Al2O3 single crystals by Zn⁺ ions implantation and thermal annealing, vacuum, 2013 (89): 132-135 (SCI)

　　5. Origin of white luminescence from Si+/C+ sequentially implanted and annealed silica, Journal of Applied Physics, 2012 (111): 084304 (SCI)

　　6. Mechanism of the enhancement and quenching of ZnO photoluminescence by ZnO-Ag coupling”, Europhysics Letters, 2011 (93) 75009 (SCI)

　　7. Surface plasmon-enhanced light emission using silver nanoparticles embedded in ZnO, Applied Physics Letters, 2010 (97): 071909 (SCI)

　　8. Influence of annealing temperatures and time on the photoluminescence properties of Si nanocrystals embedded in SiO₂, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 2009 (267): 3437-3442 (SCI)

　　9. One-Pot Reaction and Subsequent Annealing to Synthesis Hollow Spherical Magnetite and Maghemite Nanocages, Nanoscale Research Letters, 2009 (4): 926-931 (SCI)

　　10. Characterization of DC Reactive Magnetron Sputtered NiO Films Using Spectroscopic Ellipsometry Study, Applied Surface Science, 2011 (257) 5908-5912 (SCI)

　　11. Antibacterial silver-containing silica glass prepared by ion implantation, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2010 (10): 6424-6427 (SCI)

　　12. Morphology Control and Optical Absorption Properties of Ag Nanoparticles by Ion Implantation, Journal of Materials Science and Technology, 2009 (25): 669-672 (SCI)

　　13.Au納米顆粒和CdTe量子點復合體系發光增強和淬滅效應，物理學報，2015，64(16). (SCI)

　　14.熱退火對離子注入制備Au納米顆粒的生長和光學性能的影響, 材料熱處理學報，2015，36(8) (EI)

　　15.Ti⁺ 離子注入結合熱退火法制備TiO₂納米薄膜研究.原子核物理評論，2015,32(2). (CSCD)

　　16.Mn摻雜SiC基稀磁半導體薄膜的結構和磁性研究，表面技術，2015,44(7). (CSCD)

　　17.電弧離子鍍制備TiSiN納米復合涂層，表面技術，2015,44(8).(CSCD)

　　18.化學勢在熱力學與統計物理學中的作用.周口師范學院學報，2015，33(2). （CN）

近年來主持的主要科研項目：
　　1.金屬納米顆粒表面等離激元增強半導體發光機理研究（編號：11405280） 國家自然科學基金 2014年

獲獎情況：
　　1.優秀教師周口師范學院 2014年

　　2.優秀畢業論文指導教師 周口師范學院 2013年

主要聯系方式：
　　Email：zhouxd516@163.com

 

 

孫現科博士

　　孫現科，1979年9月出生，河南睢縣人，中共黨員。周口師范學院物理與電子工程系博士。

主要研究領域：凝聚態物理、無機非金屬功能薄膜。

主講課程：
　　大學物理、固體物理。

近年來發表的論文：
　　1. Mn摻雜SiC基稀磁半導體薄膜的結構和磁性研究. 表面技術，2015 （5）

　　2. Investigation of microstructure and photoluminescence of Mn and Co co-doped SiC films. Superlattices and Microstructures. 2014（10） (SCI)

　　3. Characterization and photoluminescence of Co-dopoed SiC films. Journal of vacuum science and technology A. 2013（9）.(SCI)

　　4. Investigation of structure, magnetic and transport properties of Mn-doped SiC films. Journal of vacuum science and technology A. 2013（5） (SCI)

　　5. Biodegradable and temperature-responsive polyurethanes for adriamycin delivery. International Journal of Pharmaceutics. 2011（2）（SCI）

近年來主持與參與的主要科研項目：
　　1. SiC基稀磁半導體的局域結構與自旋相關磁、輸運特性（編號：10904410) 國家自然科學基金 2013年

　　2. 高居里溫度SiC稀磁半導體的制備和磁性（編號：10JCYBJC01600）天津市自然科學基金項目

主要聯系方式：
　　Email：sunxianke666@163.comQQ：121885191
張云麗博士

 

　　張云麗，1982年12月出生，安徽太和人，中共黨員。周口師范學院物理與機電工程學院講師、博士；

主要研究領域：
　　凝聚態物理、鐵基超導、稀磁半導體材料的理論研究。

主講課程：
　　電動力學、量子物理、凝聚態物理前言講座、大學物理實驗。

近年來發表的論文：

　　[1] Yun-Li Zhang, Ji-Hua Zhang, Xiang-Ming Tao and Ming-Qiu Tan. Structural stability and electronic properties of the new superconductor (Ca₄Al₂O_6-x)(Fe₂As₂) from first-principles study. Supercond. Sci. Technol(SCI). 2011. 24, 105014

　　[2] Yun-Li Zhang, Ji-Hua Zhang, Xiang-Ming Tao and Ming-Qiu Tan. A Possible New Parent Compound Sr₄Al₂O₆Fe₂As₂ with High-T_C Superconductivity. J. Phy. Soc. Jpn(SCI). 2012. 81, 024713

　　[3] Yun-Li Zhang, Xiang-Ming Tao and Ming-Qiu Tan. Origin of ferromagnetism in Zn-doped SnO₂ from First-principles study. J. Magn. Magn. Mater(SCI). 2013: 325, 7-12.

　　[4] Yun-Li Zhang, Xiang-Ming Tao and Ming-Qiu Tan. Magnetic Ordering and Electron Correlation of Iron-based Superconductor. Solid State Commun(SCI). 2013: 172, 41-48.

　　[5] Ji-Hua Zhang, Jan-Wen Ding, Jue-Xian Cao and Yun-Li Zhang. Infrared, visible and ultraviolet absorptions of transition metal doped ZnS crystals with spin-polarized bands. J. Solid State Chem(SCI). 2011: 184, 477-480.

　　[6] Ji-Hua Zhang, Jan-Wen Ding and Yun-Li Zhang. Electronic and optical properties of Ti³⁺ doped α-Al₂O₃ crystals: First-principles calculations. Solid State Commun(SCI). 2009: 149, 1188-1192.

　　[7] Xiaodong Zhou, Xi Fan, Xianke Sun, Yunli Zhang, Ziqiang Zhu. Enhanced efficiency of inverted polymer solar cells by using solution-processed TiO_x/CsO_x cathode buffer layer. Nanoscale Research Letters(SCI). 2015: 10: 29.

　　[8] 梅忠義, 張云麗. 試析高師物理學專業學生的學業水平對教學能力的影響. 安徽教育學院學報，2007: 25, 353-56.

　　[9] 張云麗，楊建國，朱自強，周小東，巫洪章，譚明秋. Mn摻雜GaAs稀磁半導體的第一性原理研究. 周口師范學院學報，2015: 32(2), 49-52.

　　[10] 周小東,張云麗,孫現科. 化學勢在熱力學與統計物理學中的作用. 周口師范學院學報，2015: 32(2), 53-58.

近年參與的主要科研項目：
　　1. 張云麗 鐵基超導系電子結構以及光學性質的密度泛函理論研究，國家自然科學基金(11074217)，主要參與者，(2011)。

　　2. 張云麗 基于混沌網絡軌道空間的模擬識別技術研究，國家自然科學基金(61175060)，主要參與者。(2012)。

　　3. 張云麗 金屬納米顆粒表面等離激光增強半導體發光機理研究，國家自然科學基金（11405280），主要參與者。（2014）

主要聯系方式：
　　Email：zhangyunli0558@163.com

　　QQ：619914855
　　辦公電話：13673410219