郭建刚

简介


    研究员,博士生导师。
    2005年在吉林大学物理学院获学士学位
    2008年在吉林大学超硬材料国家重点实验室获硕士学位
    2011年在中国科学院物理研究所获博士学位
    2011年至2016年在东京工业大学和Rice大学从事博士后研究
    2016年加入中国科学院物理研究所A02组
    现任中国科学院物理研究所先进材料与结构分析实验室副主任,A02课题组长,碳化硅半导体材料北京市重点实验室主任。

主要研究方向


围绕新型宽禁带半导体碳化硅(SiC)、关联电子材料和超导体开展单晶生长和物性调控研究。
研究方向: (1) 宽禁带半导体SiC的晶体生长和物性研究;
              (2) 新型关联电子体系(如超导体、电磁有序体系)的探索和晶体生长; 
              (3) 原位压力和原位电场等非平衡态调控技术探索新物态。

过去的主要工作及获得的成果


   1. 发展了高温液相法,利用新型助熔剂和固-液界面能调控等技术,率先生长具有国际领先水平的新型SiC晶体。
     
1.1 研制出超高温(~2800 K)和超高真空(10-5 Pa)下测量固-液界面能的设备,并测量了多种助熔剂与SiC的固液界面能;
     1.2 利用固-液界面能调控技术等,率先在4H-SiC籽晶上异质生长出了直径2-4英寸、厚度4-10 mm和单一晶型的3C-SiC晶体。
   2. 构造了若干决定物性的“功能基元”发现了16种新超导体及电磁晶体,通过原位调控手段揭示了“功能基元”与物性的构效关系,为超导体等探索和机理研究做出了重大贡献。
     2.1 发现了碱金属钾插层铁硒(FeSe)的KxFe2Se2超导体,其超导临界温度为30 K,创造了当时常压下FeSe基超导体临界温度的纪录。解决了小尺寸碱金属插层FeSe的难题,将临界温度提高至37 K。该成果‘Alkali-doped iron selenide superconductors’开辟了国际铁基超导研究的新领域,被汤森路透《2013研究前沿》和《2014研究前沿》分别列为物理学前沿领域的第1名和第7名;2020年,KxFe2Se2的发现入选Phys. Rev. B创刊50周年的里程碑论文之一,详见https://journals.aps.org/prb/50th。
     2.2 发现了12种4d/5d过渡族金属基新超导体系,代表工作是“超原子”基超导体AuTe2Se4/3的合成和极性金属态指认。
   3. 发展了原位电场和原位高压等非平衡态调控手段,发现笼目状亚稳态超导和单层铁磁半导体等新物态及其机理。
     
3.1 利用原位高压的测试手段,发现了三层镍氧化物La4Ni3O10的超导相,Tc为25-30K,见Nature 631, 531 (2024);
     3.2 利用结构单元插层的方式,发现氢离子转移电荷的“双重性”可诱导出电阻率跳变为107的金属-绝缘体相变,见Nature Chemistry 16, 1803 (2024);
     3.3 利用原位高压、电场栅压和机械剥离等技术,系统研究了kagome超导体CsV3Sb5中电荷密度波和超导的竞争关系;获得了二维极限下高居里温度铁磁半导体Fe3GaTe2
   在Nature、Nature Chemistry、PRL/X、Nat. Commun.、JACS等期刊发表论文118篇,总被引4300+次,申请发明专利11项,获2010年中国百篇最具影响国际学术论文,2012年中国科学院优秀博士学位论文,2014年ICAM Postdoctoral Fellowship,入选2016年中科院“院级人才项目”,2020年基金委“优青”,获2020年国家自然科学二等奖(第2完成人),2020年中国科学院科技促进发展奖等。

代表性论文及专利


  1.  J. G. Guo, X. L. Chen, et al. Superconductivity in the iron selenide KxFe2Se2 (0≤x≤1.0), Phys. Rev. B 82, 182520 (R) (2010) (Cited 1200+ times as of 2024.07)
  2. Y. H. Zhu, Q. S. Zeng, J. G. Guo, J. Zhao, et al., Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals, Nature 631, 531 (2024)
  3. Z. K. Xie, T. P. Ying, Y. R. Gao, J. G. Guo, X. L. Chen, et al., Dynamic-to-static switch of hydrogen bonds induces a metal–insulator transition in an organic–inorganic superlattice, Nat. Chem. 16, 1803 (2024)
  4.  Z. X Chen, J. G. Guoet al. High-Tc Ferromagnetic Semiconductor in Thinned 3D Ising Ferromagnetic Metal Fe3GaTe2Nano Lett. 24, 993 (2024)
  5.  X. Chen, J. Deng, S. F. Jin, T. P. Ying, S. X. Du, J. G. Guo, X. L. Chen, et al. Two-dimensional Pb square nets from Bulk (RO)nPb (R = Rare Earth Metals, n = 1,2), J. Am. Chem. Soc. 145, 17435 (2023)
  6. G. B. Wang, H. Li, J. G. Guo, W. J. Wang, X. L. Chen, et al. High quality and wafer-scale cubic silicon carbide single crystals, Energy & Environmental Materials 0: e12678 (2023)
  7. X. Chen, F. Ge, T. P. Ying, J. G. Guo, X. L. Chen et al. Superatomic-charge-density-wave in cluster-assembled Au6Te12Se8 superconductors, J. Am. Chem. Soc. 144, 20915 (2022)
  8. Y. P. Song, T. P Ying, X. X Wu, J. G. Guo, X. L. Chen, et al. Competition of superconductivity and charge density wave in selective oxidized CsV3Sb5 thin flakes, Phys. Rev. Lett. 127, 237001 (2021)
  9. J. Deng, J. G. Guo, X. L. Chen, Molecular oxygen-induced ferromagnetism and half-metallicity in α‑BaNaO4: A First-Principles Study, J. Am. Chem. Soc. 142, 5234 (2020)
  10. J. G. Guo, X. L. Chen, et al. Quasi-two-dimensional superconductivity from dimerization of atomically ordered AuTe2Se4/3 cubes. Nat. Commun. 8, 871 (2017)
  11. J. G. Guo, H. Hosono et al. Superconductivity and phase instability of NH3-free Na-intercalated FeSe1-zSz, Nat. Commun. 5, 4756 (2014)
  12. J. G. Guo, H. Hosono et al. Tc Maximum in Solid Solution of Pyrite IrSe2−RhSe2 Induced by Destabilization of Anion Dimers, J. Am. Chem. Soc. 134, 20001 (2012)

 
 

目前的研究课题及展望


  
承担课题:基金委原创探索专项重点项目,国家基金委优青项目,国家重点研发计划,北京市自然基金重点项目,国家重点研发青年项目,国家自然科学基金面上项目
             

              

 

培养研究生情况


物理学或材料学:拟每年硕博连读生和博士生共2人,欢迎具有物理、材料或无机化学背景的考生报考。

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