冯宝杰

简介


1986年出生于山东青岛。2009年7月于山东大学获得学士学位,2015年1月于中国科学院物理研究所获得博士学位,2013年10月至2014年3月赴美国加州大学欧文分校进行交流访问,2015年5月至2017年3月在日本东京大学从事博士后研究,2017年4月至2018年8月在日本广岛大学同步辐射中心担任助理教授。2018年9月加入中国科学院物理研究所,担任特聘研究员、博士生导师。2019年入选国家海外高层次人才引进计划青年项目,2020年获北京市自然科学一等奖。


主要研究方向



  1. 低维量子材料的分子束外延生长和物性调控(MBE+ARPES+STM/STS):

  2. 新型拓扑量子材料的分子束外延(MBE)生长;

  3. 利用自旋/时间分辨角分辨光电子能谱(ARPES)研究材料的电子自旋结构及动力学性质;

  4. 利用扫描隧道显微镜/扫描隧道谱(STM/STS)研究材料的微观原子结构及局域电子态密度等;

  5. 材料的超快动力学性质研究:载流子的寿命、光诱导的量子相变等;

  6. 二维量子材料的原位剥离和堆垛。


过去的主要工作及获得的成果


在Nature子刊、Physical Review Letters、PNAS、Advanced Materials、Nano Letters等国际知名期刊发表论文四十余篇,总引用4600余次。在第一和通讯作者论文中,多篇入选ESI高被引论文和热点论文,单篇引用次数超过1000的有1篇,超过900的有2篇,超过50的有9篇,在国际上引起了高度的关注。

代表性工作:

1. 国际上首次制备出单原子层硅(硅烯)和单原子层硼(硼烯),并对其物性进行了系统的研究,比如发现硅烯和硼烯中存在无质量的狄拉克费米子、发现硅烯中狄拉克锥的劈裂等。

2. 国际上首次发现二维狄拉克和外尔节线半金属。这类材料的导带跟价带相交于一条线,其简并性受到拓扑性的保护。


代表性论文及专利


Synthesis of bilayer borophene.

C. Chen, H. Lv , P. Zhang, Z. Zhuo, Y. Wang, C. Ma, W. Li, X. Wang, B. Feng , P. Cheng, X. Wu , K. Wu , and L. Chen

Nat. Chem. (2021). doi.org/10.1038/s41557-021-00813-z



(Book) 2D Boron: Boraphene, Borophene, Boronene.

B. Feng, L. Chen, and K. Wu

Springer (2021). Chapters 3 and 4. 



Superconductivity and Fermi surface nesting in the candidate Dirac semimetal NbC.

D. Yan, D. Geng, Q. Gao, Z. Cui, C. Yi, Y. Feng, C. Song, H. Luo, M. Yang, M. Arita, S. Kumar, E. F. Schwier, K. Shimada, L. Zhao, K. Wu, H. Weng, L. Chen, X. J. Zhou, Z. Wang#, Y. Shi#, and B. Feng#.

Phys. Rev. B 102, 205117 (2020).



Realization of regular-mixed quasi-1D borophene chains with long-range order. 

Y. Wang, L. Kong, C. Chen, P. Cheng, B. Feng, K. Wu#, L. Chen#

Adv. Mater. 32, 2005128 (2020). 



Experimental observation of Dirac cones in artificial graphene lattices.

S. Yue, H. Zhou, D. Geng, Z. Sun, M. Arita, K. Shimada, P. Cheng, L. Chen, S. Meng#, K. Wu#, and B. Feng#.

Phys. Rev. B 102, 201401(R) (2020). (Editors' Suggestion) 



Topological electronic structure in the antiferromagnet HoSbTe.

S. Yue, Y. Qian, M. Yang, D. Geng, C. Yi, S. Kumar, K. Shimada, P. Cheng, L. Chen, Z. Wang, H. Weng#, Y. Shi#, K. Wu, and B. Feng#

Phys. Rev. B 102, 155109 (2020). 



Experimental evidence of monolayer AlB2 with symmetry-protected Dirac cones.

D. Geng, K. Yu, S. Yue, J. Cao, W. Li, D. Ma, C. Cui, M. Arita, S. Kumar, E. F. Schwier, K. Shimada, P. Cheng, L. Chen, K. Wu#, Y. Yao#, and B. Feng#.  

Phys. Rev. B 101, 161407(R) (2020). 



Surface-state Coulomb repulsion accelerates a metal-insulator transition in topological semimetal nanofilms.

S. Ito#, M. Arita, J. Haruyama, B. Feng, W.-C. Chen, H. Namatame, M. Taniguchi, C.-M. Cheng, G. Bian, S.-J. Tang, T.-C. Chiang, O. Sugino, F. Komori, and I. Matsuda#

Sci. Adv. 6, eaaz5015 (2020).



Dynamics of single-molecule dissociation by selective excitation of molecular phonons.

C. Chen, L. Kong, Y. Wang, P. Cheng, B. Feng, Q. Zheng, J. Zhao, L. Chen, and K. Wu. 

Phys. Rev. Lett. 123, 246804 (2019).  



Discovery of Weyl nodal lines in a single-layer ferromagnet.

B. Feng#, R.-W. Zhang, Y. Feng, B. Fu, S. Wu, K. Miyamoto, S. He, L. Chen, K. Wu, K. Shimada, T. Okuda, and Y. Yao#.

Phys. Rev. Lett. 123, 116401 (2019). 



Rashba-like spin splitting along three momentum directions in trigonal layered PtBi2.

Y. Feng*, Q. Jiang*, B. Feng*, M. Yang*, Tao Xu, W. Liu, X. Yang, M. Arita, E. F. Schwier, K. Shimada, H. O. Jeschke, R. Thomale, Y. Shi, X. Wu, S. Xiao, S. Qiao, and S. He.

Nat. Commun. 10, 4765 (2019). 



Superstructure-induced splitting of Dirac cones in silicene.

B. Feng#, H. Zhou, Y. Feng, H. Liu, S. He, I. Matsuda, L. Chen, E. F. Schwier, K. Shimada, S. Meng#, and K. Wu#.

Phys. Rev. Lett. 122, 196801 (2019).



Discovery of two-dimensional anisotropic Dirac cones.

B. Feng#, S. Ito, M. Arita, L. Chen, K. Wu, F. Komori, K. Miyamoto, T. Okuda, and I. Matsuda#.

Adv. Mater. 30, 1704025 (2018).



Experimental observation of node-line-like surface states in LaBi.

B. Feng#, J. Cao, M. Yang, Y. Feng, S. Wu, B. Fu, M. Arita, K. Miyamoto, S. He, K. Shimada, Y. Shi, T. Okuda, and Y. Yao#.

Phys. Rev. B 97, 155153 (2018).



Experimental realization of two-dimensional Dirac nodal line fermions in monolayer Cu2Si.

B. Feng, B. Fu, S. Kasamatsu, S. Ito, P. Cheng, C.-C. Liu, Y. Feng, S. Wu, S. K. Mahatha, P. Sheverdyaeva, P. Moras, M. Arita, O. Sugino, T.-C. Chiang, K. Shimada, K. Miyamoto, T. Okuda, K. Wu, L. Chen, Y. Yao, and I. Matsuda.

Nat. Commun. 8, 1007 (2017).



Dirac fermions in borophene.

B. Feng, O. Sugino, R.-Y. Liu, J. Zhang, R. Yukawa, M. Kawamura, T. Iimori, H. Kim, Y. Hasegawa, H. Li, L. Chen, K. Wu, H. Kumigashira, F. Komori, T.-C. Chiang, S. Meng, and I. Matsuda.

Phys. Rev. Lett. 118, 096401 (2017).



Experimental realization of two-dimensional boron sheets.

B. Feng, J. Zhang, Q. Zhong, W. Li, S. Li, H. Li, P. Cheng, S. Meng, L. Chen, and K. Wu.

Nat. Chem. 8, 563 (2016).



Direct evidence of interaction-induced Dirac cones in a monolayer silicene/Ag(111) system.

Y. Feng*, D. Liu*, B. Feng*, X. Liu*, L. Zhao, Z. Xie, Y. Liu, A. Liang, C. Hu, Y. Hu, S. He, G. Liu, J. Zhang, C. Chen, Z. Xu, L. Chen, K. Wu, Y.-T. Liu, H. Lin, Z.-Q. Huang, C.-H. Hsu, F.-C. Chuang, A. Bansil, and X. J. Zhou.

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113, 14656 (2016). 



Proving nontrivial topology of pure bismuth by quantum confinement.

S. Ito, B. Feng, M. Arita, A. Takayama, R.-Y. Liu, T. Someya, W.-C. Chen, T. Iimori, H. Namatame, M. Taniguchi, C.-M. Cheng, S.-J. Tang, F. Komori, K. Kobayashi, T.-C. Chiang, and I. Matsuda.

Phys. Rev. Lett. 117, 236402 (2016).



Direct evidence of metallic bands in a monolayer boron sheet.

B. Feng#, J. Zhang, R.-Y. Liu, T. Iimori, C. Lian, H. Li, L. Chen, K. Wu, S. Meng, F. Komori, and I. Matsuda#.

Phys. Rev. B 94, 041408 (R) (2016). 



Spin texture in type-II Weyl semimetal WTe2.

B. Feng#, Y.-H. Chan, Y. Feng, R.-Y. Liu, M.-Y. Chou, K. Kuroda, K. Yaji, A. Harasawa, P. Moras, A. Barinov, W. Malaeb, C. Bareille, T. Kondo, S. Shin, F. Komori, T.-C. Chiang, Y. Shi#, and I. Matsuda#.

Phys. Rev. B 94, 195134 (2016). 



Observation of Dirac cone warping and chirality effects in silicene.

B. Feng, H. Li, C.-C. Liu, T.-N. Shao, P. Cheng, Y. Yao, S. Meng, L. Chen, and K. Wu.

ACS Nano 7, 9409 (2013).



Evidence of silicene in honeycomb structures of silicon on Ag(111).

B. Feng, Z. Ding, S. Meng, Y. Yao, X. He, P. Cheng, L. Chen, and K. Wu,

Nano Lett. 12, 3507 (2012).



#通讯作者     *同等贡献



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https://orcid.org/0000-0003-2332-7949

目前的研究课题及展望


目前主持海外高层次人才引进计划青年项目、科技部国家重点研发计划课题、基金委面上项目、中科院国际伙伴计划项目等科研任务,参与基金委国家重大科研仪器研制项目、中科院先导B项目、基金委联合基金项目、北京市重点项目。



新型材料的出现对于科技的发展以及人类文明的进步具有重要的意义。从远古时期的石器、青铜器、铁器,到近代的半导体材料,都对社会的发展和变革起到了巨大的推动作用。最近,人们将目光投向了低维量子材料,使得器件的特征尺寸达到了原子量级。这时,材料中的量子效应开始凸显。我们一方面利用分子束外延(MBE)和机械剥离技术对新型量子材料进行探索以及精确调控,另一方面利用角分辨光电子能谱(ARPES)以及扫描隧道显微镜(STM)等手段对材料的物性进行全方面的研究。



ARPES是研究材料能带结构最为直接的实验手段。研究能带结构有助于理解材料的各种物性,比如超导电性、金属绝缘体转变以及载流子的浓度和寿命等。STM能够研究材料的原子结构和局域电子态密度,其空间分辨率能够达到原子尺度。两者相比,ARPES具有动量分辨能力,但无空间分辨能力;STM则相反。我们将二者有机地结合起来,从而能够对材料的物性进行全方面的研究。



另一方面,我们也在不断地研制新型的科研仪器,用于探索材料中更加丰富的物性,比如时间分辨ARPES和STM、原位二维材料剥离堆垛系统等。



学生就读期间可学到当今凝聚态物理研究中多项顶尖的实验技术:分子束外延、(时间、自旋分辨)角分辨光电子能谱、扫描隧道显微镜、同步辐射以及X射线光电子能谱等。

 


培养研究生情况


拟每年招收研究生1-3人,欢迎具有物理或材料背景的学生报考。学生就读期间有出国学习和交流机会。


其他联系方式


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