复旦大学材料科学系方晓生

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方晓生，复旦大学材料科学系教授（教育部青年长江学者，中组部青年拔尖人才）。一直围绕无机半导体开展工作，从发展可控生长的纳米制造方法、研究其新颖的物理化学性质到开拓它们独特的光电探测器应用，重视规律性的探索。当前课题组的研究重点集中在低维纳米结构光电器件构筑和应用，意在探索简单适用的构筑方法/技术，组装低维纳米结构的光电器件，探索光电器件性能和纳米结构形貌、微结构等的相互内在构效关系，实现光探测器性能最佳化。到目前为止，和合作者一起，已发表科研论文170篇，被他引13000余次，H指数68，现任Journal of Physical Chemistry Letters等6个刊物的编委。
方晓生
性别：男
籍贯：安徽安庆潜山
职称：教授/博导
Email：xshfang@fudan.edu.cn
欢迎访问课题组网站
简历（教育背景）
1997～2001 安徽大学物理系电子材料与元器件专业（本科）
2001～2006 中国科学院固体物理研究所纳米材料研究室（硕博连读）
2006～2008 日本国立材料研究所纳米材料研究中心，日本学术振兴会（JSPS）博士后研究员
2008～2010 日本国立材料研究所青年科学家中心（International Center for Young Scientists，ICYS），ICYS Fellow
其中2009.8～2009.9 美国麻省理工学院（MIT）材料科学与工程系，访问学者
2010～至今   复旦大学材料科学系教授，博导

研究方向：
低维纳米结构的控制生长和原理
低维纳米结构光电器件构筑和应用
低维纳米结构在能源和环境中的应用

研究成果：
       本人一直围绕无机半导体纳米结构开展工作，从发展可控生长的纳米制造方法、研究其新颖的物理化学性质到开拓它们独特的器件应用，重视规律性的探索，取得了一些重要的实验结果。特别是我们集中攻克的ZnS 半导体纳米结构方面，实现了“合成－性能－应用”的系统研究。
       到目前为止，和合作者一起，已经发表学术论文 130 篇，其中通讯作者论文包括 14 篇 Adv. Mater., 3 篇 Nano Lett., 1 篇 PNAS, 15 篇 Adv. Funct. Mater., 1 篇 Adv. Energy Mater., 9 篇Small, 2 篇 ACS Nano 等。受邀在 Prog. Mater. Sci., Chem. Rev., Adv. Mater.,和 Mater. Today 等杂志上撰写相关领域的综述论文 10 篇。30 次应邀在国际学术会议（包括MRS年会）上作邀请报告或者主持分会报告。发表的论文共被 SCI 刊物他引 10,000 余次，H因子 59。授权日本专利 4 项，中国专利 1 项。获得的奖励包括中国科学院院长奖特别奖 (2006年度)、汤姆森路透(SCI索引出版公司)卓越研究奖 (2008年度)、安徽省自然科学一等奖 (2011年度，排名第二) 和上海市自然科学一等奖 (2014年度，排名第三) 等。有幸入选上海市高校特聘教授（东方学者）和跟踪计划，上海市曙光学者和中组部青年拔尖人才计划。

学术期刊编委：     
       应邀作为 SCI 刊物 Scientific Reports, Journal of Materials Science & Technology, Current Nanoscience 和 Journal of Nanomaterials 等八个杂志的编委；Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics的副编辑。


代表性论文:
(1)   H. Liu, L. F. Hu*, K. Watanabe, X. H. Hu, B. Dierre, B. S. Kim, T. Sekiguchi, X. S. Fang*, Cathodoluminescence modulation of ZnS nanostructures by morphology, doping, and temperature, Adv. Funct. Mater. 23 (2013) 3701-3709.
(2)   L. F. Hu, M. M. Brewster, X. J. Xu, C. C. Tang, S. Graecak, X. S. Fang*, Heteroepitaxial growth of GaP/ZnS nanocable with superior optoelectronic response, Nano Lett. 13 (2013) 1941-1947.
(3)   L. Peng, L. F. Hu, X. S. Fang*, Low-Dimensional Nanostructure Ultraviolet Photodetectors, Adv. Mater. 25 (2013) 5321-5328.
(4)   L. F. Hu, J. Yan, M. Y. Liao, H. J. Xiang, X. G. Gong, L. D. Zhang, X. S. Fang*, An optimized ultraviolet-A light photodetector with wide-range photoresponse based on ZnS/ZnO biaxial nanobelt, Adv. Mater. 24 (2012) 2305-2309.
(5)   X. S. Fang*, J. Yan, L. F. Hu*, H. Liu, P. S. Lee, Thin SnO2 nanowires with uniform diameter as excellent field emitters: a stability of more than 2400 minutes, Adv. Funct. Mater. 22 (2012) 1613-1622.
(6)   X. S. Fang*, L. M. Wu*, L. F. Hu, ZnS nanostructure arrays: a developing material star, Adv. Mater. 23 (2011) 585-598.
(7)   X. S. Fang*, T. Y. Zhai*, U. K. Gautam*, L. Li*, L. M. Wu*, Y. Bando, D. Golberg, ZnS nanostructures: from synthesis to applications, Prog. Mater. Sci. 56 (2011) 175-287.
(8)   X. S. Fang*, Y. Bando, M. Y. Liao*, T. Y. Zhai*, U. K. Gautam, L. Li, Y. Koide, D. Golberg, An efficient way to assemble ZnS nanobelts as ultraviolet-light sensors with enhanced photocurrent and stability, Adv. Funct. Mater. 20 (2010) 500-508.
(9) X. S. Fang*, S. L. Xiong*, T. Y. Zhai*, Y. Bando, M. Y. Liao, U. K. Gautam, Y. Koide, X. G. Zhang, Y. T. Qian, D. Golberg, High-performance blue/ultraviolet light-sensitive ZnSe nanobelt photodetectors, Adv. Mater. 21 (2009) 5016-5021.
(10) X. S. Fang*, Y. Bando, M. Y. Liao, U. K. Gautam, C. Y. Zhi, B. Dierre, B. D. Liu, T. Y. Zhai, T. Sekiguchi, Y. Koide, D. Golberg, Single-crystalline ZnS nanobelts as ultraviolet-light sensors, Adv. Mater. 21 (2009) 2034-2039.

       热忱欢迎有志青年学子加盟本课题组，让我们一起探索神奇的纳米世界。本课题组诚心邀请相关领域的博士和教师来本课题组从事博士后合作研究和访问学者合作交流。
       本课题组与美国、日本、澳大利亚、新加坡、韩国等多个研究小组保持着长期的合作关系，学生可以根据实际情况前往合作研究、联合培养或者继续深造。

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教育部正式公布2017年度“长江学者奖励计划”入选名单，复旦大学17人入选，其中特聘教授5人，青年学者12人。复旦大学材料科学系方晓生入选青年“长江学者奖励计划”。

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Advanced Materials: 基于无机p型半导体材料的光电探测器

a）单个Zn3As2 NW基光电探测器的示意图。 b）由不同波长的光照射的单个Zn3As2NW光电探测器的I-V曲线; 插图显示了设备的SEM图像。 c，d）器件的动态I-t曲线。

光电探测器是现代光电探测系统的核心部分，具有众多的商业和科学应用。p型半导体材料在光电子器件中起着重要的作用。基于p型半导体材料的光电探测器由于其独特的性质近年来引起了研究者极大的关注。 近日，复旦大学方晓生（通讯作者）等人介绍了基于无机p型半导体材料的光电探测器的最新进展。 讨论并总结了包括光电导体，光电晶体管，同质结，异质结，p-i-n结以及基于无机p型半导体材料的光电探测器的金属半导体结在内的各种结构，同时强调了这个研究领域的未来发展方向。

文献链接：Photoelectric Detectors Based on Inorganic p-Type Semiconductor Materials.(Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201706262)

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Advanced Functional Materials综述: ZnS用作光电器件和催化剂的设计原理及工艺

ZnS作为一种宽带隙半导体，由于其优异的物理化学特性，包括极性表面，高透光率，良好的电子迁移率，电荷传输性能，热稳定性等，因此在显示技术，发光器件，传感器，太阳能电池，生物设备等多种应用领域具有巨大潜力。近日，复旦大学的方晓生教授(通讯作者)等人概述了ZnS作为新型光电材料的设计原理和制备工艺。ZnS的最新进展使其能够广泛而有效地用于多种领域，包括透明导体，紫外光电探测器，发光器件和催化剂，基于ZnS的新型材料也涌现出新的功能器件。文章表述了对ZnS材料进展的科学见解，同时也对这个领域的未来机遇做出了展望。

文献链接：Design Principles and Material Engineering of ZnS for Optoelectronic Devices and Catalysis (Adv. Funct. Mater., 2018，DOI：10.1002/adfm.201802029）

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2018自然科学基金面上项目-新型透明柔性自驱动光电探测器的设计、性能优化和相关物理机制研究
批准号        51872050        学科分类        ( )
负责人        方晓生        职称                单位名称        复旦大学
资助金额        60万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日

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精确的紫外光检测是现代光电技术的重要组成部分，现阶段的紫外光探测器主要基于宽禁带半导体，例如，III-V半导体。然而，传统的宽禁带半导体在实际应用中达到了瓶颈，难以兼顾高集成度和高柔性。有鉴于此，低维宽禁带半导体由于具有合适的紫外光吸收范围、可调节的光电性能以及良好的衬底兼容性等优势，在多种紫外光工作场景中展现出巨大的应用潜力。
       近日，复旦大学方晓生课题组在国际学术期刊Nature Reviews Materials上发表题为《Low-dimensional wide-bandgap semiconductors for UV photodetectors》的综述论文。光电研究院青年教师李自清和材料科学系博士研究生严婷婷是论文共同第一作者，方晓生教授是通讯作者。低维宽禁带半导体的紫外光探测器在成像、通讯、多光谱探测、弱光探测、可穿戴电子等领域表现出广阔的应用前景。本论文聚焦于低维宽禁带半导体光电探测器领域的进展、挑战和展望，讨论了宽禁带半导体如何在材料设计、维度工程、器件工程等方面调控形貌结构和光电性能，并阐释了材料生长、器件结构和应用场景的内在联系。
       随着传感技术的普及，紫外光探测器的市场覆盖了多种消费电子和工业应用领域（如下图a），包括自动驾驶、制药、生物诊断、环境监测和工业监控等。其中，消费电子（智能手机、平板、手表、笔记本等）在制造过程中依赖紫外光消毒，因而对紫外光探测器的需求巨大。同时，紫外消毒产业在生物医药领域的需求日益凸显，特别是新冠疫情期间，需要紫外光探测器来检测环境的紫外光水平。另外，在包装工业、发酵工业、日常生活中，紫外光探测器都有重要的应用。如下图b所示，通过不断减小尺寸，体块的宽禁带半导体可以发展为低维纳米材料（二维材料、一维纳米线和零维量子点），从而展现出机械柔性和独特的电子结构。这些低维的纳米材料可以进一步组装成大面积有序的体材料，包括晶圆级薄膜、纳米线阵列和量子点超晶格。最终，设计和优化出高性能的紫外光探测器，制造出可穿戴的、智能的和多功能集成的光芯片，以满足不断增长的紫外光芯片需求。

        论文首先介绍了如何将低维宽禁带半导体组装成有序的体材料，针对二维、一维、零维的纳米材料，总结了晶圆级单晶薄膜、柔性单晶薄膜、大面积纳米线阵列、量子点超晶格等大面积材料的可靠制备方法，并阐释了自对准外延、金属单晶衬底外延、远程外延、模版辅助外延等生长方法的基本原理和准则。其中，远程外延在制备大面积、自支撑的宽禁带半导体上已经有了成功的实践，而组装宽禁带半导体的零维超晶格仍需要开展大量的研究工作。随后，明确指出目前的紫外光探测材料在UVC（200-280 nm）波段的灵敏度落后于UVB（280-320 nm）和UVA（320-400 nm）波段，同时，零维宽禁带半导体的响应速度滞后，依然限制在毫秒的阶段。针对上述问题，深入讨论了低维宽禁带半导体的维度调控及其对光电性能的影响，包括二维材料的层数依赖光学特性、一维纳米线/零维量子点的紫外光吸收增强、轴向/径向纳米线异质结构的自驱动性能以及组分工程调控光带隙等。这些策略为优化低维宽禁带半导体的紫外光探测性能指明了方向。在材料设计和维度工程的基础上，通过设计电荷注入结构、纳米线异质结、p-n异质结等器件结构，实现感存算一体、双极性响应、负响应等新原理的紫外光探测器，有望应用于高集成度的图像传感器、可重构的神经网络视觉传感器和用于加密的光编码器等领域。并进一步梳理了紫外光探测器在柔性电子、紫外成像、弱光探测和多光谱探测等领域的重要应用。最后，针对紫外光探测器广阔的应用市场，探讨了基于新材料、新结构、新原理的低维宽禁带紫外光探测器的未来研究展望，诸如设计出超宽带隙的低维宽禁带半导体、组装成柔性紫外光探测系统以及构建出片上的紫外光互联系统等。
        该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、上海市科委等项目的资助与支持。
        原文链接： https://doi.org/10.1038/s41578-023-00583-9