简介：

中国科学院物理研究所研究员，超导国家重点实验室主任，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，国家重点研发计划首席科学家。男，2003年武汉大学学士，2008年物理所博士，2008-2012年美国马里兰大学博士后；2012年底加入物理所超导国家重点实验室，任超导2组组长(2014-)，实验室副主任(2017-2022)、实验室主任(2022-)和党支部书记(2019-)；兼任北京怀柔材料基因平台单晶薄膜实验站、松山湖材料实验室实用超导薄膜团队负责人。

主导发展了新一代高通量实验技术，首次揭示奇异金属散射(A₁)和高温超导转变温度(T_c)之间的普适物理规律（A₁^1/2~T_c），走出高温超导相图从定性到定量认识的重要一步；带领团队走自主创新技术道路，打破国外设备技术封锁，成功研制出国产三光束脉冲激光共沉积镀膜设备，为关键高温超导薄膜器件提供大尺寸双面钇钡铜氧单晶薄膜。成果获2022年3月24日《新闻联播》【奋进新征程 建功新时代•伟大变革】“勇于突破 努力实现高水平科技自立自强”报道。

先后主持科技部国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”项目“面向宽温域功能器件的连续组分外延薄膜技术与材料”和广东省重点领域研发计划项目"实用化高温超导薄膜材料及微波器件研制"，国家自然科学基金杰出青年项目“超导薄膜与高通量超导研究”和中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队“常压室温超导物理与材料”；获第五届马丁·伍德爵士中国物理科学奖、中国科学院青年科学家奖、中国科学院先锋人物提名(“从我做起-中央和国家机关精神文明建设巡礼”展播百优作品)。带领超导党支部获得中央和国家机关先进基层党组织(2021)、中科院"四强"标兵党支部(2022)、中央和国家机关“四强”党支部(2022)称号。

       (详见)课题组网址：http://combi-film.iphy.ac.cn/

主要研究方向：

带领高温超导薄膜团队发挥超导单晶薄膜和超导组合薄膜技术特色，针对高温超导核心物理问题和关键应用基础开展研究工作。
关键词：高温超导，单晶薄膜，材料基因。

1. 开辟高通量超导研究方向。以先进的高通量合成技术为主要手段，制备外延组合薄膜及界面。超导薄膜通常是在超导多晶材料报道后才陆续被制备出来，但通过组合制备方法可以在同一块衬底上制备出连续组分且空间可分辨的高质量外延薄膜。高通量组合制备及微区高速表征技术是材料基因计划（Materials Genome Initiative）的核心技术，可加速材料研发周期，保障新（超导）材料探索的可执行性。与北京材料基因平台密切合作。

2. 探索高温超导机理。选取对机理理解至关重要却缺乏高质量单晶块体的氧化物体系，制备出高质量的（亚稳态）单晶薄膜。工作围绕高温超导体系中与机理密切相关的量子临界效应来展开，包括组分掺杂、强磁场、静电场等多种调控手段。发挥组合外延薄膜的优势深入挖掘高温超导体系的多维电子态相图，揭示其丰富的物理内容。

3. 推进超导薄膜实用化进程。选取关键超导材料体系，制备出最好的的实用超导薄膜。这方面工作将主要围绕大面积薄膜制备、磁性表征和高频响应展开，与松山湖材料实验室实用化超导薄膜研究团队密切合作。

过去的主要工作及获得的成果：

近期重要进展：

1.高温超导和高温超导被压制后的奇异金属（如线性电阻）背后的微观机制都是跨世纪难题，它们之间是否存在定量化规律是该领域最重要前沿研究课题，也是最困难的，因为传统的研究手段在合成系列化学组分的单晶薄膜时需要数年的时间，而且控制精度有限。金魁团队致力于发展新一代连续组分超导单晶薄膜制备及跨尺度表征技术，成功制备具有连续组分的高温超导单晶薄膜，并将物性识别率提升两个数量级(至万分之一)，进而首次揭示奇异金属散射和高温超导转变温度之间的普适物理规律，实现高温超导量变导致质变道路上的重要突破。该实验成果在Nature2022刊发，被国际评审专家一致誉为“tour de force”(绝技)，成为材料基因工程与高温超导领域创新交叉融合的典型范例(第十八届全国低温物理学术会议和第十七届全国超导学术研讨会大会报告、APS March Meeting 2022 Focus Session邀请报告、基金委2022年优秀资助成果巡礼等)。

2.做最好的超导薄膜需要最好的镀膜设备。金魁团队2013年至今走出了一条从定制到设计，再到核心部件国产化，最后整机国产、尖端、实用化的自主创新技术路线，最终解决大面积镀膜设备卡脖子问题。大尺寸双面钇钡铜氧单晶薄膜是设计高温超导薄膜器件的良好载体，如高温超导微波器件是提高通讯系统灵敏度和抗干扰能力的重要部件。在大面积激光薄膜设备国外禁运的情况下，带领团队启用国产化部件，攻克系列技术难题，仅用一年时间就成功研制出国产化三光束脉冲激光共沉积系统，制备出高品质应用型超导薄膜，该镀膜设备对先进材料体系广泛适用，获兄弟院校用户单位好评。

其他代表工作综述：

• 单晶薄膜推进高温超导体机理研究方面：a）第一次从实验上给出了电子型铜氧化物过掺杂区域完整的相图（测量至20mK），该相图已被著名理论学家D.Scalapino在2012年为Rev. Mod. Phys.上撰写的综述所采用，沿用至今。b）首次发现电子型铜氧化物中超导转变温度和线性电阻（高温超导领域中常提到的“strange metal”）的散射强度密切相关。c）揭示电子型铜氧化物体系和超导边界有关的第二种量子涨落。相关结果以第一作者发布在Nature(2011)和PNAS(2012)，并在2012美国APS March Meeting邀请专场做邀请报告。在认识化学掺杂相图的基础上，团队进一步基于磁场、离子液体等调控手段构建高维电子态相图，发现离子液体调控下的两种绝缘-超导相变机制Sci Bull(2020)和磁场驱动下的量子相变PRB(2021)。
• 发展薄膜工艺探索新的超导家族方面：制备高质量的尖晶石氧化物LiTi₂O₄超导单晶薄膜，结合电输运和点接触隧道谱首次获得该体系的电子态相图，发现随温度升高其超导态上方存在轨道相关序，继续升温进入自旋涨落区域Nature Commun.(2015)（详细请点击），系统研究了该体系的电声作用、超导-绝缘相变、上临界磁场演化PRB(2019)。在对尖晶石氧化物超导体的深入认识基础上，通过晶格结构设计成功在轨道有序绝缘体MgTi₂O₄实现超导电性PRB(2020)，这是近百种尖晶石氧化物中的第二个超导案例。进一步通过离子液体调控技术在超导单晶薄膜LiTi₂O₄中注入电子会发生超导-绝缘转变，和我们发现的MgTi₂O₄绝缘-超导相变在电学性质和结构上展现出高度相似性PRB(2021)。
• 高通量超导研究范式方面：通过高通量组合薄膜技术发现了一种新的超导材料，是该技术所发现的第一个新超导材料，部分结果发布在APL Mater.(2013)；首次利用组合激光分子束外延技术在1cm单晶衬底上成功制备出具有梯度化学组分的单一取向的（La,Ce)₂CuO₄高温超导组合单晶薄膜，部分结果以封面故事发布在Sci. China(2017)，随后又成功制备出Fe(Se,Te)高温超导组合单晶薄膜，部分结果见Sci. Bull(2022)；和物理所郇庆团队研发新一代关键高通量设备Rev.Sci. Instrum. (2020)，入选中科院自主研制仪器名录，被《中国材料基因工程研究进展》评价为“为我国规模化的高通量实验研究形成了示范”；受邀撰写首篇高通量超导研究交叉方向综述SuST(2019)，并作为第八章收录于Book “Fundamentals of Quantum Materials”(ISBN: 9789811219368)。率队推进高温超导研究和材料基因工程的深度交叉融合，逐渐开辟出独具特色的高通量超导研究新范式，依托材料基因平台单晶薄膜实验站推广新一代高通量实验技术，加速其他量子材料研究进程。

代表性论文及专利：

[26] J.S. Zhang, S.J. Tu, Z.F. Lin, B.Y. Zhu, J. Yuan, Y.M. Li, Q.H. Chen, F.V. Kusmartsev, and K. Jin*, Intermediate-temperature resistivity in the electron-doped cuprate La_2−xCe_xCuO₄: Insights into the doping-independent T² behavior, Phys. Rev. B 110, L220504 (2024)

[25] S.C. Qi¹, Y. Liu¹, Z.Q. Wang¹, F.C. Chen¹, Q. Li, H.R. Ji, R. Li, Y.N. Li, J.C. Fang, H.W. Liu*, F. Wang, K. Jin*, X.C. Xie, and J. Wang*, Quantum Griffiths singularity in a three-dimensional superconductor to Anderson critical insulator transition, Phys. Rev. Lett. 133, 226001 (2024)

[24] Z.Y. Zhao¹, Z.X. Wei¹, X.D. Yu¹, W.F. Dong, J.R. Huang, C.R. Che, Z.P. Feng, M.Y. Qin, X.W. Wang, S.G. Cao, Q. Huan, Y.M. Li, J. Yuan, B.Y. Zhu, Q.H. Chen, Y.J. Sun, L.L. Wang, T. Qian* and K. Jin*, Growth and characterization of high-quality FeSe thin films on SrTiO₃ with enhanced superconductivity, Phys. Rev. B 110, L140507 (2024)

[23] S.J. Tu, J.S. Zhang, Z.F. Lin, B.Y. Zhu, Q.H. Chen, J. Yuan and K. Jin*, Recurrence of superconductivity in thickness-gradient La_1.81Ce_0.19CuO_4−δ film, Phys. Rev. Mater. 8, 094801(2024)

[22] Z.P. Feng¹, H. Zhang¹, J. Yuan , X.Y. Jiang, X.X. Wu, Z.Y. Zhao, Q.H. Xu, V. Stanev, Q.H. Zhang, H.X. Yang, L. Gu, S. Meng, S.M. Weng, Q.H. Chen*, I. Takeuchi*, K. Jin*,  and Zhongxian Zhao, The origin of the large T_c variation in FeSe thin films probed by dual-beam pulsed laser deposition, Quantum Front. 3, 12 (2024)

[21] X.T. Li, S.J. Tu, L. Chaix, C. Fawaz, M. d’Astuto, X. Li, F. Yakhou-Harris, K. Kummer, N. B. Brookes, M. Garcia-Fernandez, K.-J Zhou, Z.F. Lin, J. Yuan, K. Jin, M.P.M. Dean, and X. Liu*,  Evolution of the magnetic excitations in electron-doped La_2−xCe_xCuO₄, Phys. Rev. Lett. 132, 056002 (2024)

[20] J.Y. Yuan, L.Y. Shi, L. Yue, B.H. Li, Z.X. Wang, S.X. Xu, T.Q. Xu, Y. Wang, Z.Z. Gan, F.C. Chen, Z.F. Lin, X. Wang, K. Jin, X.B. Wang, J.L. Luo, S.J. Zhang, Q. Wu, Q.M. Liu, T.C. Hu, R.S. Li, X.Y. Zhou, D. Wu, T. Dong*,  and N.L. Wang*,  Dynamical interplay between superconductivity and pseudogap in cuprates as revealed by terahertz third-harmonic generation spectroscopy, Sci. Adv.10, eadg9211 (2024) 

[19] F.C. Chen, X.B. Bai, Y.X. Wang, T. Dong, J.N. Shi, Y.M. Zhang, X.M. Sun, Z.X. Wei, M.Y. Qin, J. Yuan, Q.H. Chen, X.B. Wang, X. Wang, B.Y. Zhu, R.J. Huang, K. Jiang, W. Zhou, N.L. Wang, J.P. Hu, Y.M. Li*, K. Jin*, and Z.X. Zhao, Emergence of superconducting dome in ZrN_x films via variation of nitrogen concentration, Sci. Bull. 68, 674 (2023) 

[18] Q.H. Chen and K. Jin, A quantitative description of high-temperature superconductivity, Nature Phys. 19, 325 (2023) Research briefing

[17] X.Y. Jiang¹, M.Y. Qin¹, X.J. Wei¹, L. Xu, J.Z. Ke, H.P. Zhu, R.Z. Zhang, Z.Y. Zhao, Q.M. Liang, Z.X. Wei, Z.F. Lin, Z.P. Feng, F.C. Chen, P.Y. Xiong, J. Yuan, B.Y. Zhu, Y.M. Li, C.Y. Xi, Z.S. Wang, M. Yang, J.F. Wang, T. Xiang, J.P. Hu, K. Jiang, Q.H. Chen*, K. Jin*, and Z.X. Zhao, Interplay between superconductivity and the strange-metal state in FeSe, Nature Phys. 19, 365 (2023) See also News & Views

[16] Z.F. Lin, S.J. Tu, J. Xu, Y.J. Shi, B.Y. Zhu, C. Dong, J. Yuan, X.L. Dong, Q.H. Chen, Y.M. Li, K. Jin*, and Z.X. Zhao, Phase diagrams on composition-spread Fe_yTe_1-xSe_x films, Sci. Bull. 67, 1443 (2022) 

[15] C.Y. Tang¹, Z.F. Lin¹, J.X. Zhang, X.C. Guo, J.Y. Guan, S.Y. Gao, Z.C. Rao, J. Zhao, Y.B. Huang, T. Qian, Z.Y. Weng, K. Jin*, Y.J. Sun* and H. Ding*, Antinodal kink in the band dispersion of electron-doped cuprate La_2−xCe_xCuO_4±δ, npj Quantum Mater. 7, 53 (2022)

[14] J. Yuan¹, Q.H Chen¹, K. Jiang, Z.P. Feng, Z.F. Lin, H.S. Yu , G. He, J.S. Zhang, X.Y. Jiang , X. Zhang, Y.J. Shi, Y.M. Zhang, M.Y. Qin, Z.G. Cheng, N. Tamura, Y.F. Yang, T. Xiang, J.P. Hu* , I. Takeuchi* , K. Jin*, and Z.X. Zhao, Scaling of the strange-metal scattering in unconventional superconductors, Nature 602, 431-436(2022) See also News & Views

[13] R.Z. Zhang¹, M.Y. Qin¹, L. Zhang, L.X. You, C. Dong, P. Sha, Q.H. Chen, J. Yuan and K. Jin*, Determining the absolute value of magnetic penetration depth in small-sized superconducting films, Supercond. Sci. Technol. 34, 085022(2021)

[12] X.J. Wei, H.-B. Li, Q.H. Zhang, D. Li, M.Y. Qin, L. Xu, W. Hu, Q. Huan, L. Yu, J. Miao, B.Y. Zhu, A. Kusmartseva, F.V. Kusmartsev, A.V. Silhanek, T. Xiang, W.Q. Yu, Y. Lin, L. Gu, P. Yu, Q.H. Chen*, and K. Jin*, A selective control of volatile and non-volatile superconductivity in an insulating copper oxide via ionic liquid gating, Sci. Bull. 65, 1607 (2020) Cover Story See also News & Views

[11] W. Hu¹, Z.P. Feng¹, B.-C. Gong¹, G. He, D. Li, M.Y. Qin, Y.J. Shi, Q. Li, Q.H. Zhang, J. Yuan*, B.Y. Zhu, K. Liu, T. Xiang, L. Gu, F. Zhou, X.L. Dong, Z.X. Zhao, and K. Jin*, Emergent superconductivity in single-crystalline MgTi₂O₄ films via structural engineering, Phys. Rev. B 101, 220510R (2020)

[10] G. He, Z.X. Wei, Z.P. Feng, X.D. Yu, B.Y. Zhu, L. Liu, K. Jin*, J. Yuan*, and Q. Huan*, Combinatorial laser molecular beam epitaxy system integrated with specialized low-temperature scanning tunneling microscopy, Rev. Sci. Instrum. 91, 013904 (2020)

[9] J. Yuan*, V. Stanev, C. Gao, I. Takeuchi*, and K. Jin*, Recent advances in high-throughput superconductivity research, Supercond. Sci. Technol. 32, 123001(2019)  Topical Review

[8] M. Rafique, Z.P. Feng, Z.F. Lin, X.J. Wei, M.H. Liao, D. Zhang*, K. Jin*, and Q.-K. Xue*, Ionic Liquid Gating Induced Protonation of Electron-Doped Cuprate Superconductors, Nano Lett. 19 7775 (2019)

[7] M.Y. Qin, Z.F. Lin, Z.X. Wei, B.Y. Zhu, J. Yuan, I. Takeuchi*, and K. Jin*, High-throughput research on superconductivity, Chin. Phys. B 27, 127402 (2018) Topical Review

[6] H.S. Yu, J. Yuan*, B.Y. Zhu, and K. Jin*, Manipulating composition gradient in cuprate superconducting thin films, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 60 087421(2017) Cover Story

[5] X. Zhang, H.S. Yu, G. He, W. Hu, J. Yuan, B.Y. Zhu, and K. Jin*, Transport anomalies and quantum criticality in electron-doped cuprate superconductors, Physica C 525, 18(2016) Invited Review 

[4] K. Jin*, G. He, X. Zhang, S. Maruyama, S. Yasui, R. Suchoski, J. Shin,Y. Jiang, H.S. Yu, J. Yuan, L. Shan, F.V. Kusmartsev, R. L. Greene*,  and I.Takeuchi*, Anomalous magnetoresistance in the spinel superconductor LiTi₂O₄, Nature Commun. 6, 7183 (2015)

[3] K. Jin*, R. Suchoski, S. Fackler, Y. Zhang, X. Pan, R. L. Greene, and I. Takeuchi, Combinatorial search of superconductivity in Fe-B composition spreads, APL Mater. 1, 042101 (2013) 

[2] N. P. Butch¹, K. Jin¹, K. Kirshenbaum, R. L. Greene*, and J. Paglione, Quantum critical scaling at the edge of Fermi liquid stability in a cuprate superconductor, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 8440 (2012) 

[1] K. Jin, N. P. Butch, K. Kirshenbaum, J. Paglione, and R. L. Greene*, Link between spin fluctuations and electron pairing in copper oxide superconductors, Nature 476, 73 (2011) See also Nature: News & Views highlight

目前的研究课题及展望：

1.传统高温超导铜氧化物和铁基超导体系的关键物理规律探索。

2.具有丰富物态的超导体系薄膜制备及物理研究，如尖晶石氧化物、过渡族氮化物等。

3.寻找新的超导体系和实用化超导材料。以超薄膜或各类有序量对界面的调制为突破口，获取更高的超导转变温度；同时推进实用化高温超导薄膜制备技术与电子学应用。

4.自主设计各类微区快速表征系统以及原位表征系统，适应高通量材料的表征需求。应用高通量组合薄膜制备与快速表征技术探索新（超导）材料。

 

培养研究生情况：

• 已培养博士15名，历届博士毕业去向：

2017 于和善  Prof. Ichiro Takeuchi博后，入职天津大学

2018 何格 洪堡学者, Prof. Rudi Hack、Prof. Seamus Davis博后，入职北理工 贾艳丽 清华于浦教授博后

2019 魏鑫健 北大陈剑豪教授博后，入职北京量子院  冯中沛 赵忠贤院士博后，入职松山湖材料实验室

2020 胡卫 入职中科大陈仙辉院士团队

2021 魏忠旭 南科大薛其坤院士博后，入职物理所  张旭 复旦李世燕教授博后

2022 秦明阳 南科大项晓东教授博后 林泽丰 物理所怀柔材料基因平台岗位博后

2023 江星宇 向涛院士博后 陈赋聪 赵忠贤院士博后  于晓东(联) 郇庆主任工程师博后 张丽萍(联) 入职北京量子院

2024 张若舟 复旦王熠华教授博后

• 在读博士研究生7名，硕士研究生2名。拟每年招收1-3名学生。
• 欢迎优秀本科生来组实习（2017-2022 国科大固体物理主讲教师；2018-2020国科大优秀本科生指导教师；2022年度国科大领雁金奖本科授课教师团队、2023年度国科大领雁银奖教学科研杰出表现团队）。
• 团队有多名博士生、硕士生导师。
• 欢迎联培生选择北京怀柔材料基因平台单晶薄膜实验站、松山湖材料实验室实用超导薄膜团队。
• 欢迎相关背景博士申请特别研究助理岗位。

其他联系方式：

010-82649877（实验室）
010-82649927（办公室）

电话：

010-82649729
010-82649877

Email：

kuijin@iphy.ac.cn