岑诚

简介


岑诚,女,怀柔研究部杰出研究员、博士生导师。2004年在中国科学技术大学少年班系获得学士学位,2010年在美国匹兹堡大学获得凝聚态物理专业博士学位。2011年至2012年于IBM Research担任研究员。2012年至2022年于美国West Virginia University历任助理教授和终身副教授。在美期间,她曾分别获得美国自然科学基金和能源部的Career Award。2022年加入中国科学院物理研究所。


主要研究方向


研究方向着眼于利用扫描探针和光场作为手段,从微纳尺度对量子材料中的新奇物相进行激发和表征,并实现对量子相变可即时响应的、在空间上可编程的主动调控。

过去的主要工作及获得的成果


      首创了利用扫描探针在极化-非极化的氧化物界面上实现常温可逆金属-绝缘体相变的方法。这种方法使得研究者可以在两个宽带隙绝缘体的界面上,以几纳米的空间分辨率,任意定义和修改不同的二维电子气结构。这项技术被多个科学期刊(Nature 457, 1061 (2009) ;Nature Nanotechnology 4, 279 (2009) )以及诸如Scientific American和 National Public Radio的各大媒体( “Nanoelectronics modeled on etch-a-sketch toy”, NPR Science Friday; “Thinking outside of the toy box: 4children’s gizmos that inspired scientific breakthroughs”, Scientific American)广泛报道,被称为“原子力的铅笔和橡皮擦”。 利用这项技术成功研制了一系列包括门逻辑,单电子晶体管,纳米光传感器,热电效应光伏元件等在内的二维可编程氧化物纳米器件,并实现了对界面超导态和铁电态的调控。这项技术还可以延申到强关联氧化物相变材料中。利用扫描探针和光激发在常温下实现了二氧化钒薄膜在单斜相绝缘体,单斜相金属,金红石相金属,和层状二维绝缘体这四种物相中的任意转换,并成功示范了一系列可调制的纳米等离子激元器件概念。



      用光来控制材料中的超导态一直是研究者不懈的追求。但由于超导态对应着很高的电子密度,光物质相互作用对电子配对的影响在多数情况下都是非常微弱的。为了解决这一问题,我开发了利用异质结结构使超导电子配对和光敏过程在不同的材料中分别进行,再利用界面作用使两者相结合来完成光控超导的新策略。运用这一策略,我成功在实验上实现了弱紫外光对FeSe/SrTiO3异质结界面上超导相变温度的显著提升,并示范了光驱动的超导态和正常导电态之间的可逆、可重复的转化。这项成果被美国能源部在网站上以“This Superconductor Does Not Take Light Lightly”为题高光介绍,并称其对下一代量子计算平台的开发产生了重要的意义。



      量子材料异质结界面上的物质相互作用可以产生很多新奇的三维体材料中不具备的量子物性和物态。在这一领域,我比较代表性的工作包括在实验上首次实现了硅基底上SrTiO3的常温铁电态。Science Daily以“Instant-on computing by putting the squeeze on an old material”为题报道了这一对可集成铁电器件研发有重大影响的成果。除了复杂氧化物,我还发现了一系列新的有多铁性质的氟化物和氮氧化物异质结,并对其中的铁磁/铁电相变和畴体动力学进行了系统的表征。我在拓扑绝缘体的异质结中发现了超强的非线性光学过程,并利用光子能带结构的拓扑性质,首先在实验上实现了严格单向传播的界面等离子激元。这些成果对推动量子材料中物理原理的完善和量子物态在器件中的应用非常有意义。


代表性论文及专利


代表性论文:



[1] Yi Liang, Samaneh Pakniyat, Yinxiao Xiang, Jun Chen, Fan Shi, George W. Hanson, and Cheng Cen, “Tunable unidirectional surface plasmon-polaritons at the interface between gyrotropic and isotropic conductors”, Optica 8, 952 (2021)



[2] Yinxiao Xiang, Chenhui Yan, Tudor D. Stanescu, Yanjun Ma, Rishmali Sooriyagoda, Fan Shi, Alan D. Bristow, Lian Li, and Cheng Cen, “Giant third-harmonic optical generation from topological insulator interfaces”, Nano Letters 21, 8872 (2021)



[3] Dustin Schrecongost, Yinxiao Xiang, Jun Chen, Cuifeng Ying, Hai-Tian Zhang, Ming Yang, Prakash Gajurel, Weitao Dai, Roman Engel-Herbert, and Cheng Cen, “Rewritable Nanoplasmonics through Room-Temperature Phase Manipulations of Vanadium Dioxide”, Nano Letters 20, 7760 (2020)



[4] Ming Yang, Chenhui Yan, Yanjun Ma, Lian Li, and Cheng Cen, “Light induced nonvolatile switching of superconductivity in single layer FeSe on SrTiO3 substrate”, Nature Communications, 10, 85 (2019)



[5] Weitao Dai, Ming Yang, Hyungwoo Lee, Jung-Woo Lee, Chang-Beom Eom, and Cheng Cen, “Tailoring the Doping Mechanisms at Oxide Interfaces in Nanoscale”, Nano Letters 17, 5620 (2017)



[6] Weitao Dai, Sanjay Adhikari, Andrés Camilo Garcia-Castro, Aldo H. Romero, Hyungwoo Lee, Jung-Woo Lee, Sangwoo Ryu, Chang-Beom Eom and Cheng Cen “Tailoring LaAlO3/SrTiO3 Interface Metallicity by Oxygen Surface Adsorbates” Nano Letters 16, 2739-2743, (2016)



[7] Cheng, G., J. P. Veazey, Patrick Irvin, Cheng Cen, Daniela F. Bogorin, Feng Bi, Mengchen Huang, Shicheng Lu, Chung-Wung Bark, Sangwoo Ryu, Kwang-Hwan Cho, Chang-Beom Eom, and Jeremy Levy "Anomalous Transport in Sketched Nanostructures at the LaAlO3/SrTiO3 Interface." Physical Review X 3, 011021 (2013)



[8] Maitri P. Warusawithana, Cheng Cen, Charles R. Sleasman, Joseph C. Woicik, Yulan Li, Lena Fitting Kourkoutis, Jeffrey A. Klug, Hao Li, Philip Ryan, Li-Peng Wang, Michael Bedzyk, David A. Muller, Long-Qing Chen, Jeremy Levy, and Darrell G. Schlom, A Ferroelectric Oxide Directly on Silicone, Science 17, 367 (2009)



[9] Cheng Cen, Stefan Thiel, Jochen Mannhart, and Jeremy Levy, Oxide Nanoelectronics on Demand, Science 323, 1026 (2009)



[10] Cheng Cen, Stefan Thiel, G. Hammerl, C. W. Schneider, K. E. Andersen, C. S. Hellberg, J. Mannhart, and Jeremy Levy, Nanoscale Control of an Interfacial Metal-insulator Transition at Room Temperature, Nature Materials 7, 298 (2008)



专利:



· In-situ Active Wafer-Charge Screening by Conformal Grounding (US20140073114A1), Inventor: Cheng Cen, Steven B. Herschbein, Narender Rana, Nedal R. Saleh, Alok Vaid



· On-Demand Nanoelectronics Platform (WO2011102864A3), Inventor: Jeremy levy, Cheng Cen, Patrick Irvin


目前的研究课题及展望


· 通过调控二维材料里的层间滑移来实现量子相变



· 实现常温下自我限制的缺陷态调控



· 通过光学谐振腔中的强光物质相互作用来实现全新的量子物相



 

培养研究生情况


拟招收博士生/硕博连读生,每年1-3名。课题组提供优厚待遇,丰富的国际合作机会,和职业发展辅助。

其他联系方式


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