河北省新型薄膜材料实验室

河北省境内机构

河北省新型薄膜材料实验室始建于2002 年，2004 年12 月纳入河北省重点实验室管理序列。现任学术委员会主任为邢定钰院士，实验室主任是李有成教授。

单位名称

河北省新型薄膜材料实验室

依托单位

河北师范大学

地址

石家庄市裕华东路 113 号

研究方向

目前实验室已形成五个相对稳定且各具特色的研究方向:1 、材料的计算机模拟与设计。磁性纳米团簇的结构和磁矩预测；过渡金属- （半导体混合团簇的结构和特性探索）贵金属团簇的奇异结构和催化作用机理探索；电子相干输运和自旋相关输运研究；2 、磁性功能薄膜材料研究。主要研究磁性功能薄膜材料的结构、磁学与输运性质，包括：掺杂锗硅碳IV 族半导体的结构与性质；Si（Ge）纳米晶磁有序形成与机理研究；载流子掺杂ZnO 基稀磁半导体的结构与性质；3 、低维凝聚态理论研究。主要研究低维体系中的物理现象，发现新的物理规律，发展相应的物理理论，指导设计与开发新的功能材料和器件。研究内容主要包括有机半导体材料、纳米器件中的光、电子过程和磁性理论等；4 、纳米结构和自旋相关输运性质研究。研究内容包括：量子阱、量子线和量子点中的束缚能；量子点和隧道结的输运性质；量子结构中的散粒噪声；原子层石墨的输运特性；5 、材料微结构及纳米体系物理研究方向。主要研究钙钛矿结构和尖晶石结构氧化物的微结构、磁学、输运和磁熵变性质；新型纳米双相硬磁材料的制备和性能改进；新型多铁材料研究；新型热电材料研究。

主要研究成果

“ 十一五” 以来，实验室研究人员发表三大检索论文共254 篇，其中SCI 论文176 篇，影响因子大于3.0 的高水平论文28 篇；获得授权发明专利3 项；获得河北省科学技术奖（自然科学）一等奖1 项，二等奖1 项，三等奖2 项。主要研究成果如下：

量子通讯与量子计算中若干问题的研究

研究了量子克隆在量子计算中的用途，给出了使用概率克隆方法克隆用于贯彻量子计算任务的量子态所能达到的最佳克隆系数的解析解。研究成果在Journal of Physics A 上发表后，被评选为2004 年英国物理学会出版社发表的所有文章中，17 篇最佳论文之一。

有机共轭聚合物的物理特性研究

揭示了极化子的运动速度与量子相变之间的关系，阐明了光生载流子的形成机理，进一步认识了聚合物/ 聚合物界面在有机电致发光器件中起着非常重要的作用等。

3 ．低维半导体结构中激子和复杂激子的量子特性

重点研究了低维半导体结构中电子态、杂质态、激子态以及复杂激子体系的量子特性，外加磁场和压力等对其性质的影响；半导体微结构中粒子的有效质量和介电常数的失配性对其性质的影响。

金、硼新型纳米管的理论预测

研究发现Au37,42,47 纳米管状结构具有较高的结构稳定性；在国际上首次预言了42 个金原子组成的大的、中空纳米管结构是具有比密积结构更强稳定性的基态结构。2008 年12 月25 日，英国Nature 出版公司的Nature Asia Materials 的研究亮点栏目(Research highlight ) 以题为“Nanostructures: Hollow gold nanotubes” 对该项工作进行了介绍。

半导体薄膜的结构与磁学性质研究

解决了C 在Si/Ge 中的固溶度极低的问题；提高了过渡元素的掺杂浓度，阻止化学相分离、控制杂质相的产生；在亚微米尺度分析掺杂元素在半导体中分布情况。

6 ．ABO3 型钙钛矿结构材料中离子分布和自由能研究

提出了阳离子分布与化合价关系的量子力学势垒模型；提出了ABO3 型材料晶胞体积随温度变化关系的自由能拟合方法；提出了由于A1-xBO3 型钙钛矿结构A 位间隙大于B 位间隙，因而在A 位基本不存在空位的观点，纠正了多年来一些学者关于在A1-xBO3 型钙钛矿结构A 位空位含量随x 的增大而增加的错误观点。

队伍建设

实验室有固定研究人员30 人，其中高级职称28 人，中级职称2 人；博士生导师14 人，博士学位获得者20 人；具有国外学习工作经历者16 人；省管优秀专家1 人，享受国务院特殊津贴1 人，河北省有突出贡献的中青年专家2 人，河北省自然科学一等奖获得者（前3 名）1 人。

实验条件建设

实验室有建筑面积1950 m 2 ，其中科研用房1750 m 2 ，办公用房200 m 2 。仪器设备总值5327 万元；其中30 万元以上仪器设备27 套，用于实验研究的大型设备仪器齐全。

近三年，实验室新增物理性能测试系统、X 射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、核磁共振波谱仪、计算机群等大型仪器设备价值2400 多万元，基本达到同类实验室先进水平。其中32 节点(2*Intel 5160 CPU/ 节点) 的曙光高性能运算服务器，配备了VASP 、Gaussian03 、Wien2K 等科学计算软件，成为河北师范大学第一个高性能计算中心，并成为校内科研工作理论计算的开放性平台。

开放与交流

实验室与中国电子科技集团公司第十三研究所、中科院北京天文台等多家科研机构开展了科研合作与学术交流； “ 十一五 ” 期间邀请22 人次国内外知名专家、学者来实验室讲学，派出讲学3 人次，承办了5 次大型国际、国家学术会议。

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