北京大学工学院材料科学与工程系张青

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张青，北京大学工学院材料科学与工程系研究员，博士生导师。2005年本科毕业于中国科学技术大学材料科学与工程系，2011年博士毕业于清华大学物理系（导师:薛其坤院士），2011至2016年在新加坡南洋理工大学物理与应用物理系从事博士后研究（合作导师：Prof. Xiong Qihua）。2016年3月加入北京大学工学院。她的研究兴趣包括半导体光学、纳米光子学、表面等离激元等，在纳米线激光器、钙钛矿光电材料等领域获得了一系列有影响力的结果，在Nature Photonics, Nature Communications, Nano Letters, Advanced Materials等国际权威杂志发表学术论文近40篇，并多次受邀撰写半导体材料与光学综述论文及专著。


张青研究员、博士生导师
材料科学与工程系研究员
联系电话：
电子邮箱：q_zhang@pku.edu.cn


研究经历：
2016.04至今，特聘研究员，博导，北京大学工学院材料科学与工程系
2011.01-2016.04，博士后，新加坡南洋理工大学物理与应用物理系，导师：熊启华 教授
2005.09-2011.01，博士，清华大学物理系，导师：薛其坤 院士
2001.09-2005.07，学士，中国科学技术大学
研究方向：
我们致力于研发具有新颖光电特性的半导体、贵金属材料与结构，利用荧光、拉曼等激光光谱学方法研究半导体与贵金属低维-量子体系的独特光学性质，并探索其在光电、信息等领域的应用。具体方向包括：
i.表面等离激元学；
ii.低维材料的光学性质与表征；
iii.微纳光电器件与物理（谐振腔、激光器、波导等）；
iv.激光光谱学（荧光、拉曼、超快）；”
热忱欢迎对凝聚态物理、光学及光电材料感兴趣的本科、硕士和博士加盟！
研究成果：
致力于纳米光子学与表面等离激元学研究，包括半导体材料（II/VI族、钙钛矿）的激子发光机理与微型激光器件的研发，以及贵金属纳米结构中的表面等离激元增强、发光调控及亚波长激光器的研发等。在Nat. Commun.、Nano Lett.、 Adv. Mater.、ACS Nano、Laser Photon. Rev.、Phys. Rev. B等材料、物理、光学领域国际国内有影响力的学术期刊上，累计发表学术论文30余篇。以第一作者及共同第一作者身份发表学术论文10余篇，包括Nat. Commun. 1篇、Nano Lett. 5篇、Adv. Mater. 2篇、ACS Nano 1篇。相关结果多次被Nat. Phys.、Nat. Mater.等国际权威期刊正面引用，受邀请撰写多篇著作、综述及特色文章。担任Adv. Mater.、Opt. Lett.、Opt. Express、Appl. Opt.等国际期刊的独立审稿人。
代表性论文:
Q. Zhang, R. Su, X.F. Liu, J. Xing, T. C. Sum*, and Q.H. Xiong*, "High-Quality Whispering-Gallery-Mode Lasing from Cesium Lead Halide Perovskite Nanoplatelets", Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.20160169 (2016)(Highlighted by Materials News China)
J. Zhang*, Q. Zhang, X.Z. Wang, L. C. Kwek and Q.H. Xiong*, "Resolved-sideband Raman cooling of an optical phonon in semiconductor materials", Nature Photon. DOI: 10.1038/NPHOTON.2016.122 (2016)
Q. Zhang, X. F. Liu, M.I.B. Utama, G. C. Xing, T. C. Sum* and Q. H. Xiong*, "Phonon-Assisted Anti-Stokes Lasing in ZnTe Nanoribbons", Adv. Mater. 28, 276–283 (2016)
Q. Zhang, G. Y. Li, X. F. Liu, F. Qian, Y. Li, T. C. Sum, C. M. Lieber, Q. H. Xiong*, “A Room-temperature Low-threshold Ultra-violet Plasmonic Nanolaser”, Nat. Commun., 5, 4935 (2014).
Q. Zhang, S. T. Ha, X. F. Liu, T. C. Sum*, Q. H. Xiong*, Room-Temperature Near-Infrared High-Q Perovskite Whispering-Gallery Planar Nanolasers, Nano Lett. 14, 5995-6001 (2014). (SCI Highly Cited Paper, Hot Paper)
Q. Zhang, X. L. Wen, Q. F. Ruan, J. F. Wang, Q. H. Xiong*, “Multiple magnetic mode-based Fano resonance in split-ring resonator/disk nanocavities”, ACS Nano, 7, 11071–11078 (2013).
X. F. Liu+, Q. Zhang+, J. N. Yip, Q. H. Xiong*, T. C. Sum*, “Wavelength Tunable Single Nanowire Lasers Based on Surface Plasmon Polariton Enhanced Burstein–Moss Effect”, Nano Lett., 13, 5336-5343 (2013).( +co-first authors).
X. F. Liu+, Q. Zhang+, Q. H. Xiong*, T. C. Sum*, “Tailoring the Lasing Modes in Semiconductor Nanowire Cavities Using Intrinsic Self-Absorption”, Nano Lett. 13, 1080–1085, 2013. (+co-first authors)
Q. Zhang, J. Zhang, M. I. B. Utama, B. Peng, M. de la Mata, J. Arbiol, Qihua Xiong*, “Exciton-phonon coupling in individual ZnTe nanorods studied by resonant Raman spectroscopy”, Phys. Rev. B, 85, 085418 (2012).
J. Pan+, M. I. B. Utama+, Q. Zhang+, X. F. Liu, B. Peng, L. M. Wong, T. C. Sum, S. J. Wang, and Qihua Xiong, “Composition-tunable Vertically Aligned CdSxSe1-x Nanowire Arrays via van der Waals Epitaxy: Investigation of Optical Properties and Photocatalytic Behavior”, Adv. Mater., 24, 4151-4156 (2012) (+co-first authors).
Q. Zhang, X.F. Liu, M. I. B. Utama, J. Zhang, M.de la Mata, J. Arbiol, Y.H. Lu, T. C. Sum*, Qihua Xiong*, “Highly Enhanced Exciton Recombination Rate by Strong Electron-Phonon Coupling in Single ZnTe Nanobelt”, Nano Lett., 12, 6420-6427 (2012).
Q. Zhang, X. Y. Shan, X. Feng, C. X. Wang, Q. Q. Wang*, J. F. Jia*, Q. K. Xue. “Modulating Fabry-Perot Oscillation and Q value of CdS Nanowire by a Single Ag Nanoparticle”, Nano Lett., 11, 4270-4274 (2011).
Q. Zhang, X.Y. Shan, L. Zhou, T. R. Zhan, C. X. Wang, M. Li, Q. Q. Wang, J. Zi, J. F. Jia, Q. K. Xue, “Scattering Focusing and Localized Surface Plasmons in Ag Nanoring”, Appl Phys Lett., 97, 261107(2010).

奖励与荣誉：
2016年 第十二批中组部 “青年##计划”


办公地址：方正大厦206
邮件：q_zhang@pku.edu.cn

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北京大学张青教授Nano Lett.：有机-无机杂化钙钛矿纳米线中的表面等离激元增强光子-激子强耦合

在半导体微腔中，当激子与微腔光子之间的相互作用强度大于激子本身的和微腔光子的耗散速率时，即所谓的“强耦合状态”，形成激子极化激元。激子极化激元为研究宏观量子电动力学，如玻色-爱因斯坦凝聚与超流体效应等提供了一个理想的平台，在低阈值激光、慢光、非线性光学领域具有广阔的应用前景。1992年，人们通过将GaAs量子阱夹在两片分布式布拉格反射镜内，在5K下实现激子-光子强耦合效应，观测到拉比劈裂和激子极化激元。随后，科学家们相继在纯无机II/VI和III/V族化合物半导体（ZnO，GaN等）、有机半导体及新型硫族过渡金属化合物中实现了激子极化激元。然而，由于无机半导体激子结合能较低，激子极化激元效应大部分是在低温、紫外区域或者采用昂贵、制作工艺复杂的分布式布拉格反射镜才得以实现。尽管有机半导体中Frenkel激子振荡强度较高，但其材料本身的晶格缺陷和弱非线性效应阻碍了其进一步实现极化激元凝聚效应。铅卤钙钛矿材料结合了有机和无机材料的优点，为实现多功能、低成本的激子极化激元和极化激元激射提供一个良好的平台。自2017年，人们相继在CsPbCl3薄膜、CH3NH3PbBr3（MAPbBr3）及CsPbBr3纳米线等结构中观测到极化激元效应。近日，有学者利用金属表面等离激元结构有效地增强了MAPbBr3纳米线中的光子-激子强耦合作用，使其光子-激子耦合强度显著高于其他有机与无机半导体材料。

近日，北京大学张青教授、国家纳米科学中心刘新风教授和南洋理工大学熊启华教授 等人在Nano Lett.上发表了关于钙钛矿纳米线的文章，题为“Surface Plasmon Enhanced Strong Exciton–Photon Coupling in Hybrid Inorganic–Organic Perovskite Nanowires”。作者通过引入金属-绝缘体-半导体杂化等离激元共振腔，以增强卤化铅钙钛矿中的激子-光子强相互作用。研究结果表明，在室温下的MAPbBr3纳米线/ SiO2/Ag表面等离激元混合微腔体系中观测到激子极化激元的反交叉现象，拉比劈裂能量高达564 meV。与单独的纳米线相比，MAPbBr3纳米线/SiO2/Ag混合微腔体系的光子-激子耦合强度平均提高约35％，这主要归因于表面等离子激元诱导的强局域电磁场及其对激发场的场分布调制。此外，作者进一步研究了SiO2厚度和纳米线尺寸和光子-激子相互作用强度之间的依赖关系。本文为实现光子-激子极高耦合强度提供了新途径，并为推动电泵浦和超低阈值小激光器的发展提供了帮助。

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将金属卤化物钙钛矿与现有的现代半导体技术相结合，对于促进应用级光电器件的发展具有重要意义。为了实现这样的器件，探索沉积在半导体技术的核心材料上的钙钛矿的生长动力学和界面载流子动力学是必不可少的。

北京大学张青团队报道了高度取向的单晶铯溴化铅（CsPbBr3）在c-纤锌矿GaN /蓝宝石衬底上的不相称异质外延，具有原子光滑的表面和通过化学气相沉积的均匀矩形形状。 CsPbBr3微片晶体在室温下呈现绿色激光，并且具有与在云母基底上生长的结构稳定性相当的结构稳定性。研究表明，II型CsPbBr3-GaN异质结有效地增强了CsPbBr3内自由载流子的分离和提取。这些发现为CsPbBr3钙钛矿的制造和应用级集成光电器件提供了见解。

Vapor-Phase Incommensurate Heteroepitaxy of Oriented Single-Crystal CsPbBr3 on GaN: Towards Integrated Optoelectronic Applications, ACS Nano, 2019

DOI: 10.1021/acsnano.9b02885.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b02885

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题   目：钙钛矿半导体微纳尺度光子-激子相互作用与激光物理
报 告 人：张青 研究员（北京大学工学院）
报告摘要：金属卤化物钙钛矿是一类新兴半导体材料，兼具有机与无机半导体材料的优点，如低制备成本、高吸光系数、易调控的电子带隙、稳定的激子态、载流子传输距离长、双极性传输、高缺陷容忍度等，在低成本、低功耗、柔性光子与光电子功能器件领域有潜在的应用前景。此报告将主要介绍在有机-无机杂化MAPbX3、纯无机CsPbX3等两类钙钛矿材料的低维结构可控生长、光子-激子相互作用与微纳激光物理方面的近期研究进展，着重讨论具有高激子结合能的钙钛矿半导体如MAPbBr3、CsPbBr3的光子-激子强耦合作用与激子极化子效应。
报告人简介： 张青，北京大学工学院研究员，博士生导师，国家特聘青年专家。2005年本科毕业于中国科学技术大学材料科学与工程系，2011年从清华大学物理系获得理学博士学位，2011-2016年于南洋理工大学数学与应用物理系从事博士后研究，2016年4月加入北京大学工学院材料科学与工程系。她的主要研究方向为低维材料光-物质相互作用与光谱学，关注的材料体系包括贵金属纳米结构、II-VI/III-V族化合物半导体、新型钙钛矿半导体等。她在纳米光子学、半导体光学、激子极化激元、微纳激光物理等领域获得了系列成果，在Nature Photon.、Nature Commun.、Phys. Rev. Lett、Adv. Mater.、Nano Lett.等学术期刊发表论文80余篇，曾获得中国化学会纳米化学新锐奖（2018年）。