武汉大学物理科学与技术学院何军

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何军，武汉大学物理科学与技术学院教授（二级），国家杰出青年基金获得者、科技部重大研发计划首席科学家、中组部 “万人计划”中青年科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才。研究方向及成果：1)新型低维半导体物理性质研究； 2)基于新型低维半导体材料新原理、新结构的电子器件设计与制造；3)基于新型二维半导体材料及其异质结的下一代电子、光电子器件及其硅基集成研究。何军教授长期从事低维半导体材料及其器件应用研究。已发表SCI研究论文200多篇，其中包括Nature Electronics、Nature Communications、Science Advances、Chemical Society Review、Nano Letters、Advance Materials、ACS Nano等影响因子大于10的通讯作者论文50余篇，论文引用超过6000次。现任Science Bulletin副主编，Elsevier旗下Materials Today Chemistry副主编，Elsevier旗下FlatChem编委，《自然》集团旗下杂志npj 2D materials and applications编委，英国物理学会IOP旗下Nanotechnology和Nano Futures编委。

何军，教授/博士生导师
联系方式：He-jun@whu.edu.cn


简历：
1989.09 - 1993.06  中国地质大学（武汉）学士
1993.09 - 1996.07  中国地质大学（北京）硕士
2000.09 - 2003.07  中国科学院半导体研究所博士
2003.09 - 2005.06  荷兰埃因霍温科技大学博士后               
2005.09 - 2007.07  美国加州大学圣芭芭拉分校博士后
2007.09 - 2010.10  美国加州大学洛杉矶分校研究科学家
2010.11 -          任国家纳米科学中心研究员（期间:2017年3月聘为二级研究员）
2019.07 -         武汉大学物理科学与技术学院院长

主要研究方向：
1)新型低维半导体物理性质研究；2)基于新型低维半导体材料新原理、新结构的电子器件设计与制造；3)基于新型二维半导体材料及其异质结的下一代电子、光电子器件及其硅基集成研究；4)新型磁性材料物性研究及其低功耗自旋电子器件的制备。
课题组网页 http://hejun.whu.edu.cn


主要学术成绩：
何军教授长期从事低维半导体材料的生长、物性调控及电子、光电子器件研究，具体包括（1）二维层状（非层状）半导体及其异质结构的可控制备与相应电子器件研究；（2）低维半导体表面电子输运及电子器件。

       近五年主要取得以下创新性成果：（1）发展了通用的硅基二维电子材料范德华外延技术。针对传统外延生长中的多物理失配问题，提出了硅基二维电子材料范德华外延生长技术，在外延基底与外延材料之间引入范德华基底，由于范德华间隙的存在，有效抑制了位错或缺陷在外延生长过程中的传递，突破了异质界面集成过程中面临多物理失配的限制。多种二维电子材料在硅基上的成功制备验证了该技术的通用性。（2）将范德华外延法应用于非层状硫族半导体材料二维化生长，从六方晶体到立方晶体结构，从单组分到复杂的三组分体系，实现了具有不同晶体结构的非层状材料的二维化及阵列结构；首次实现了非层状硫族半导体薄至几个原子单层的二维可控生长。近期通过范德华外延法实现了非层状磁性材料的二维化生长，为二维磁性材料生长提供了新的途径，为其在二维自旋电子学中的应用奠定了基础。（3）阐明了异质界面结构对器件光电性能的调控规律。二维半导体材料具有原子级厚度，这种极限厚度使得器件性能极易受到界面散射、缺陷、界面粗糙度、静电屏蔽、表面接触电势等界面效应、量子效应的显著影响。另一方面，二维电子材料无悬挂键表面在构建异质界面时会引入范德华间隙。这些现象对器件性能影响机制尚不明确。项目组开展了基于范德华外延生长的层状/非层状范德华异质结系列工作。研究发现由于范德华间隙引入的额外隧穿势垒极大地增加了光生载流子的注入势垒，通过发展异质结构无缝隙的桥接技术，大大提升器件的光电探测性能。多种桥接异质器件验证了该方法的普适性。（4）发展了新型多功能集成电子器件。以5G、自动驾驶、智能机器人、图像/语音识别和大数据等技术为代表的一系列应用技术，标志着人类已进入高度发达的信息时代，对晶体管器件的性能要求越来越高。传统集成电路技术面临低智能、高能耗、低容错等挑战，发展新型器件技术成为当前研究的焦点。项目组利用二维电子材料的优势特点，在低功耗、存算一体和高性能多功能集成的新型电子器件领域取得了重要的研究进展。构建非对称范德华异质结，实现了超高器件性能与多种功能集成的有机统一，为探索新型电子及光电子器件提供了新思路。实现了一种基于二维层状/非层状材料异质结的高性能红外非易失性存储器。创造性的提出增强缺陷导致的陷阱效应以实现高性能的非易失性存储和红外探测。研究了基于二维电子材料的单极性忆阻器和忆阻晶体管，其独特的可编程性和可调性使其能够实现存算一体。（5）在低维硫族半导体材料表面电子输运及电子器件应用上，提出利用纳米结构超高的比表面积，通过合成拓扑晶态绝缘体低维结构来实现表面态增强。通过生长过程中的晶面调控，首次从实验上获得了三种具有受拓扑保护的高对称性晶面的拓扑晶态绝缘体低维结构。通过磁输运测量，首次观测到了这些纳米结构中的AB振荡、sdH振荡及弱反局域化效应，从而首次从实验上证实了前人的理论预测。

       已在Nature Electronics，Nature Communications，Science Advances, Chemic Society Review，Nano Letters, Advance Materials，Angewandte Chemie International Edition，ACS Nano, Advanced Functional Materials，Advanced Energy Materials等国际著名刊物发表SCI研究论文近200篇，影响因子大于10的通讯作者论文50余篇，他引8000余次。申请专利中国专利30余项，授权12项。于2016年年获北京市科学技术奖。现任Science Bulletin副主编，Elsevier旗下Materials Today Chemistry副主编，Elsevier旗下FlatChem编委，《自然》集团旗下杂志npj 2D materials and applications编委，英国物理学会IOP旗下Nanotechnology和Nano Futures编委。



Selected Publications:
1. Lei Yin, Peng He, Ruiqing Cheng, Feng Wang, Fengmei Wang, Zhenxing Wang, Yao Wen and Jun He*，Robust trap effect in transition metal dichalcogenides for advanced multifunctional devices，Nature Communications. 10, 4133 (2019)
2. R. Q. Cheng, F. Wang, L. Yin, Z. X. Wang, Y. Wen, T. Shifa and J. He*, High-performance, multifunctional devices based on asymmetric van der Waals heterostructures, Nature Electronics. 1, 356 (2018)
3. Q. S Wang ，Y. Wen.  K. M. Cai, R. Q. Cheng, L. Yin, Y. Zhang, J. Li, Z. X. Wang, F. Wang, F. M. Wang, T. A. Shifa, C. Jiang*, H. Lee*, and J. He*, Nonvolatile infrared memory in MoS2/ PbS van der Waals heterostructure, Sci. Adv. 4, eaap7916 (2018)
4. F. Wang, Z. X. Wang, L. Yin, R. Q. Cheng, J. Wang, Y. Wen, T. Shifa, F. M. Wang, Y. Zhang, X. Y. Zhan, and J. He*, 2D Library beyond Graphene and Transition Metal Dichalcogenides: A Focus on Photodetection, Chem. Soc. Rev. 47, 6296 (2018)
5. Lei Yin, Ruiqing Cheng, Zhenxing Wang* ，Feng Wang, Marshet Getaye Sendeku, Yao Wen, Xueying Zhan, and Jun He*，Two-Dimensional Unipolar Memristors with Logic and Memory Functions， Nano Lett. 20, 4144（2020）
6. Yao Wen, Zhehong Liu, Yu Zhang, Congxin Xia, Baoxing Zhai, Xinhui Zhang, Guihao Zhai, Chao Shen, Peng He, Ruiqing Cheng, Lei Yin, Yuyu Yao, Marshet Getaye Sendeku, Zhenxing Wang, Xubing Ye, Chuansheng Liu, Chao Jiang, Chongxin Shan, Youwen Long* and Jun He* ，Tunable Room-temperature Ferromagnetism in two-dimensional Cr2Te3， Nano Lett.  20, 5, 3130（2020）
7. Yao Wen, Peng He, Yuyu Yao, Yu Zhang, Ruiqing Cheng, Lei Yin, Ningning Li, Jie Li, Junjun Wang, Zhenxing Wang, Chuansheng Liu, Xuan Fang, Chao Jiang, Zhipeng Wei* and Jun He*，Bridging the van der Waals Interface for Advanced Optoelectronic Devices，Adv. Mater.  32, 1906874 （2020）
8. Wenhao Huang, Feng Wang, Lei Yin, Ruiqing Cheng, Zhenxing Wang,  Marshet Getaye Sendeku, Junjun Wang, Ningning Li, Yuyu Yao, and Jun He*，Gate-Coupling-Enabled Robust Hysteresis for Nonvolatile Memory and Programmable Rectifier in Van der Waals Ferroelectric Heterojunctions，Adv. Mater. 32, 1908040（2020）
9. Yao Wen, Peng He, Qisheng Wang, Yuyu Yao, Yu Zhang, Sabir Hussain, Zhenxing Wang, Ruiqing Cheng, Lei Yin, Marshet Getaye Sendeku, Feng Wang, Chao Jiang, and Jun He* ，Gapless van der Waals Heterostructures for Infrared Optoelectronic Devices，ACS Nano 2019, 13, 14519−14528  
10. Yu zhang, Yuyu Yao, Marshet Getaye Sendeku, Lei Yin, Xueying Zhan, Feng Wang, Zhenxing Wang,Jun He*，Recent Progresses in CVD Growth of 2D Transition Metal Dichacogenides and Related Heterostructures，Adv. Mater. 31, 1901694. （2019）
11. Junwei Chu, Yu Zhang, Yao Wen, Ruixi Qiao, Chunchun Wu, Peng He, Lei Yin, Ruiqing Cheng, Feng Wang,Zhenxing Wang, Jie Xiong*, Yanrong Li, Jun He*，Sub-millimeter Scale Growth of One-unit-cell Thick Ferrimagnetic Cr2S3 Nanosheets，Nano Lett. 19, 2154-2161. (2019)
12. Ningning Li, Yu Zhang, Ruiqing Cheng, Junjun Wang, Jie Li, Zhenxing Wang, Marshet Getaye Sendeku, Wenhao Huang, Yuyu Yao, Yao Wen, and Jun He* ，Synthesis and Optoelectronic Applications of a Stable p-Type 2D Material: α-MnS，ACS Nano  13, 11, 12662–12670. (2019)
13. Yu Zhang, Junwei Chu, Lei Yin, Tofik Ahmed Shifa, Zhongzhou Cheng, Ruiqing Cheng, Feng Wang,  Yao Wen, Xueying Zhan, Zhenxing Wang, Jun He* ，Ultrathin magnetic 2D single-crystal CrSe
Adv. Mater.31, 1900056 .(2019)  
14. Feng Wang, Bin Tu, Peng He, Zhenxing Wang, Lei Yin, Ruiqing Cheng, Junjun Wang, Qiaojun Fang, Jun He*，Uncovering the Conduction Behaviour of van der Waals Ambipolar Semiconductors，Adv. Mater. 31, 1805317. (2019)
15. Lei Yin, Feng Wang, Ruiqing Cheng, Zhenxing Wang, Junwei Chu, Yao Wen and Jun He*  ，Van der Waals Heterostructure Devices with Dynamically Controlled Conduction Polarity and Multi-functionality
Advanced Functional Materials. 29,1804897. (2019)
16. Peng Yu, Fengmei Wang*, Tofik Ahmed Shifa, Xueying Zhan, Xiaoding Lou*, Fan Xia* and Jun He*，Earth abundant materials beyond transition metal dichalcogenides: A focus on electrocatalyzing hydrogen evolution reaction ，Nano Energy. 58, 244-276 (2019)
17. Y. Zhang, L. Yin, J. Chu, T. Shifa, J. Xia, F. Wang, Y. Wen, X. Zhan, Z. Wang* and J. He*, Edge-epitaxial growth of two-dimensional NbS2-WS2 lateral metal-semiconductor heterostructures，Adv. Mater. 30, 1803665 (2018)
18. T. Shifa, F. M. Wang, Y. Liu and J. He*, Heterostructures based on two dimensional materials: A versatile platform for efficient catalysis ，Adv. Mater. 1804828 (2018)
19. Z. Z. Cheng, T. A. Shifa, F. Wang, Y. Gao, P. He, K. Zhang*, C. Jiang, Q. Liu and J. He*, High-Yield Production of Monolayer FePS3 Quantum Sheets via Chemical Exfoliation for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution， Adv. Mater. 30, 1707433 (2018)
20. F. M. Wang, T. A. Shifa, P. Yu, P. He, Y. Liu, F. Wang, Z. X. Wang, X. Y. Zhan, X. D. Lou*, F. Xia*, J. He*, New Frontiers on van der Waals Layered Metal Phosphorous Trichalcogenides，Adv. Funct. Mater. 28, 1802151 (2018)


主持或参与科研项目
1.国家自然科学基金重大研究计划、重点支持项目，91964203, 二维层状材料及其异质器件集成，2021/01-2023/12, 300万元，项目负责人
2.科技部国家重点研发计划, 2018YFA0703700, 晶圆级二维电子材料的外延生长、异质结构筑及电子器件，2019-2024， 2171万， 项目负责人
3.国家自然科学基金应急管理项目，61851403，新型二维半导体材料及其光电子器件的硅基集成，2019/01-2021/12, 300万元，主持；
4.国家杰出青年科学基金，61625401，新型二维硫族半导体及电子、光电子器件，2017/01-2021/12，350万元，主持；
5.科技部国家重点研发计划，2016YFA0200700，光电转换体系中物理化学性质的跨尺度表征与测量，2017/01-2021/12，200万元，参与；
6.国家自然科学基金面上项目，61574050，二维拓扑晶态绝缘体可控生长及表面态输运调控，2016/01-2019/12，80.8万元，已结题，主持；         
7.中科院先导A类项目，XDA09040201，2013/01-2018/8，310万元， 已结题，参与；
8.中国科学院装备研制项目，YZ201517，硫族二维层状半导体材料范德华外延生长设备（E-vdWED），284万元，已结题，主持；
9.国家自然科学基金面上项目，21373065，：(In,Ga)2Te3一维纳米结构及其核壳复合材料的可控制备与光电性能研究，2014/01-2017/12，81万元，已结题，主持。
10.中国科学院引进海外杰出人才，270万

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随着以数据为中心的人工智能应用的快速发展，冯·诺伊曼计算架构存算分立的特点给海量数据处理造成了严重的访问延迟和能量损耗。为突破传统的冯·诺依曼计算架构、实现存算一体化，构筑高速、低功耗、可高密度集成的新型多功能存储器是其中尤为关键的研究课题。二维材料因其独特的结构和物理化学性质受到广泛关注，已被应用于构筑各种高性能新型存储器件。何军教授课题组长期从事新型二维存储器件方面的研究，包括基于增强缺陷效应的光电存储器和忆阻晶体管（Nat. Commun. 2019, 10, 4133；Nano Lett. 2020, 20, 4144），以及基于范德华异质结的红外非易失性存储器（Sci. Adv. 2018, 4, eaap7916）等。近期，我院何军教授课题组受邀在国际期刊Advanced Materials（《先进材料》）上在线发表综述文章：Emerging Two-dimensional Memory Devices for In-memory Computing。武汉大学物理科学与技术学院为该研究工作的唯一通讯单位，何军教授为通讯作者, 博士后尹蕾为第一作者。
       文章从二维存储器件的最新研究进展及其在存内计算中的应用等方面展开详细论述。通过对其工作原理的系统归纳，总结了二维材料在高性能存储器件设计方面的独特优势，介绍了其在存内计算、电子突触模拟、模式识别等研究中的进展，同时阐述了二维材料在面向人工智能的下一代存储技术中的应用前景。最后，文章还详细讨论了目前高性能二维存储器在构筑、集成和实际应用中的关键挑战，对其未来的发展进行了展望。

基于二维材料的存储器件示意图

        另外，探索以光、电等多模式驱动的多功能器件将为未来感存算器件设计提供新的途径。作为光电器件设计的基础，光电材料及相关探测技术同样受到广泛关注。日前，何军教授团队受邀在国际期刊Advanced Electronic Materials（《先进电子材料》）上在线发表综述文章：Recent advances on two-dimensional materials for photodetectors。武汉大学物理科学与技术学院为该研究工作的唯一通讯单位，何军教授为通讯作者, 博士生姜健为第一作者。该综述对基于二维材料（层状材料和非层状材料）及其异质结的最新光电探测器进行了详细介绍，并阐述了改善探测器性能的相关方法。最后，基于目前的研究现状和挑战，对二维光电探测器的未来发展进行了展望。
        论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007081
       https://doi.org/10.1002/aelm.202001125

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6月25日，加快推进武汉具有全国影响力的科技创新中心建设暨湖北省科技创新大会在汉召开，会上正式公布了2021年度湖北省科学技术奖获奖名单，共授奖300项（人）。武汉大学获奖35项，其中，以第一完成单位获省特等奖1项、一等奖7项、二等奖11项、三等奖8项。由武汉大学物理科学与技术学院院长何军教授主持，廖蕾教授、刘威教授、赵兴中教授共同参与完成的成果“低维半导体表界面调控及电子、光电子器件基础研究”获自然科学一等奖。
        何军教授团队围绕信息技术关心的新一代半导体材料进行攻关。信息技术已成为支撑当今世界经济和社会活动的基石。与之相关的电子器件特征尺度不断缩小，硅基电子器件的发展将面临着严重的量子物理效应限制。新型低维半导体材料及相关电子器件技术，有望为集成电路发展提供新途径。本成果围绕新型低维半导体材料的表界面物性调控及其电子、光电器件展开系统研究，提出了低维半导体材料的物性调控方法，并阐明了其调控机制，实现了高性能电子、光电子器件。该成果在低维半导体材料的表界面物性调控和新型电子、光电子器件领域取得了系列重要创新成果。相关成果受到国内外同行广泛关注、引用和评论。
         据悉，2021年度湖北科学技术奖设有自然科学奖、技术发明奖、科学技术进步奖、科学技术成果推广奖、科技型中小企业创新奖五大奖项，其中自然科学奖和技术发明奖更强调原始创新和自主创新，是创新策源能力的重要体现，代表着湖北省正不断向创新链上游迈进！

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9月6日，Nature Communications（《自然•通讯》）在线发表物理科学与技术学院何军教授课题组有关室温二维磁性半导体的最新研究成果。
论文题为“Ultrathin ferrite nanosheets for room-temperature two-dimensional magnetic semiconductors”（用于室温二维磁性半导体的超薄铁氧体纳米片）。物理科学与技术学院为文章第一署名单位，程瑞清副研究员为文章第一作者，何军教授为文章唯一通讯作者。
        CrI3、Cr2Ge2Te6等本征二维磁体的出现开创了二维材料研究的新时代，它们的长程磁有序可以保持到单层极限下，从而突破Mermin-Wagner定理的限制，为磁学基础物理、磁性异质结、自旋电子器件等研究开辟了新的方向。然而，当前报道的二维铁磁半导体的种类相当有限，且大多具有远低于室温的居里温度和较差的环境稳定性，极大地限制了它们在自旋电子器件中的实际应用。因此，探索具有本征室温铁磁性的二维半导体材料及其简便可控的合成方法，对该领域的发展具有重要意义。
        在这项工作中，何军课题组基于限域范德华外延技术，通过引入动力学生长来实现高质量二维铁氧体单晶的制备，其厚度最薄可至单个晶胞，不仅具有远高于室温的居里温度和优异的环境稳定性，还表现出厚度依赖的半导体特性和磁特性，实现了矫顽力的大幅度连续调节（~6倍）。当样品厚度大于15 nm时，磁畴信号表现出与晶体结构对称性密切相关的多畴结构，随着厚度的降低，静磁能的减少不能弥补畴壁能的增加，样品磁结构开始向单畴状态转变。矩形磁滞回线清楚地表明了二维铁氧体单晶的垂直磁各向异性，且在3nm以下依然保持室温下的长程磁有序。此外，该限域范德华外延技术还可拓展到其它二维尖晶石型铁氧体的制备，例如具有低矫顽力的锰铁氧体和镍铁氧体。该工作系统地研究了二维铁氧体单晶的半导体性质和磁性质，并首次证实了原子级超薄半导体在室温硬磁和存储领域的潜力，为在二维尺度理解和调控磁相关性质提供了理想平台，也为电子器件的继续小型化开辟了一条新途径。

二维铁氧体单晶结构及磁性质表征

       该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金等项目经费的支持，研究过程中得到了郭宇铮教授、袁声军教授和张召富研究员大力支持。
近年来，何军课题组依托武汉大学人工微结构教育部重点实验室，将范德华外延技术应用于非层状电子材料二维化生长，并致力于其新原理器件应用研究，取得了一系列受到国际同行重视的研究进展，包括二维铜基阻变材料（Adv. Mater.2022, 34, 2108313），二维铅基、镉基光电材料（Sci. Bull. 2022, 67, 1659;Adv. Mater.2020, 32, 1906874;ACS Nano 2019, 13, 14519;Adv. Mater. 2017,29, 1703122），二维铬基、锰基磁性材料（Nano Lett. 2020, 20, 3130;Adv. Mater. 2019, 31, 1900056;Nano Lett. 2019,19, 2154;ACS Nano 2019, 13, 12662）等。
      论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33017-1