翟晓芳

课题组长  Group Leader

翟晓芳，副教授、研究员 通讯地址：威尼斯官网97788184号楼116 电子邮件：zhaixf@shanghaitech.edu.cn 个人简介：2002年本科毕业于中国科学技术大学物理系，2008年博士毕业于美国伊利诺伊大学香槟分校物理系，2009-2019在加州大学伯克利分校、中国科学技术大学分别任博士后和副研究员(编制内)。2020年加入威尼斯官网9778818物质科学与技术学院任常任教授、研究员、课题组长和博士生导师。主要从事低维关联量子材料研究，在Nat. Mater., Sci. Adv., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Nat. Commun., Adv. Mater., Nano Lett.等期刊上发表80余篇论文，受邀在美国物理年会March Meeting等多个国际会议做邀请报告。曾任中国科学院青年创新促进会会员兼理事会理事、分会会长，中国青年科技工作者协会基础科学专业委员、物理所四刊（CPL,CPB,《物理学报》和《物理》）青年编委等职。长期为 Adv. Mater.  Nat. Commun. PR系列等学术期刊审稿，并在国际会议中担任分会召集人等。

教学介绍  Teaching

2024年春季学期：PHYS2127《薄膜生长》

教材：Thin Film Deposition: Principles and Practice，by Donald Smith, McGraw-Hill Education

本课程主要讲解薄膜制备方法和制备原理。通过讲授薄膜制备过程中各个环节的物理原理，使学生理解并掌握薄膜制备技术的理论，理解薄膜制备的关键要素；通过讲授两种经典的薄膜制备技术-分子束外延和脉冲激光沉积，使学生学会薄膜沉积的技术要领，理解两种生长方式各自的技术特点和优劣势。通过本课程的学习，为后续从事材料物理、凝聚态物理等专业研究打下基础。

助教：刘佳 liujia3@@shanghaitech.edu.cn

研究介绍  Research Interest

新型低维量子材料和器件研究非常重要，是发展低能耗、高速度自旋电子学和新型存算一体化量子器件的重要方向之一，也是突破已有材料和器件功能壁垒的前沿领域。我们主要通过激光分子束外延，操纵单个原子层的堆叠“lego”结构，在单原子基础上发展人工结构新材料，研究关联电子体系在其界面结构中的物性表现和深层原理，探索具有超小尺寸、超快响应等迫切需求的低维量子材料和器件，为解决“后摩尔时代”器件发展的瓶颈问题服务。

我们的研究方向包括以下方面：（1）在原子层级别研究关联电子体系界面新奇效应，通过界面对称性破缺、关联相互作用、强自旋轨道耦合等物理效应的竞争与协作，构建界面超导、二维电子气、二维界面磁性等界面电、磁特性，理解其物理图像，并对其进行调控；（2）研究二维自站立薄膜的制备技术，通过柔性衬底制备磁电柔性材料和器件，并将其与硅基半导体结合，开展关联量子材料的应用研究；（3）通过同步辐射、中子反射等大科学装置研究手段，探测界面结构、成分、能带结构和磁结构，解析界面新奇效应的物理机制。

图1：激光分子束外延设备

本课题组诚聘博士后研究员和研究生，待遇优厚，工作环境优越，欢迎有志于在材料物理、器件物理等领域开展最前沿研究的学生学者加入！有意者请直接与翟晓芳邮件联系。

代表性论文  Select Publications

1. J Liu, F Ye, M Bao, H Fan, X Liu, Z Zhang, Z Gu, L Cheng*, X Zhai*, Confinement‐Enhanced Rashba Spin–Orbit Coupling at the LaAlO3/KTaO3 Interface via LaAlO3 Thickness Control, Physica Status Solidi (RRL), 2200441 (2023)

2. Q Lu#, X Lei#, J Fu, Q Wang, X Mao, L Cheng, X Zhai*, H Zeng*, Magnetic proximity effect in ultrathin freestanding WS2/LaMnO3 van der Waals heterostructures, AIP Adv. 13, 055115 (2023). 

3.  Qinwen Lu,# Zhiwei Liu,# Qun Yang,# Hui Cao, Purnima Balakrishnan, Qing  Wang,   Long Cheng, Yalin Lu, Jian-Min Zuo, Hua Zhou, Patrick  Quarterman, Shin Muramoto, Alexander J. Grutter, Hanghui Chen*, and Xiaofang Zhai*, Engineering Magnetic Anisotropy and Emergent Multidirectional Soft Ferromagnetism in Ultrathin Freestanding LaMnO3 Films, ACS Nano 16, 7580–7588 (2022)

4. Q Lu, Q Wang, Q Yang, L Cheng, X Zhai，Superflexibility in single-crystalline manganite oxide membranes with gigantic bending curvature and strain, Appl. Phys. Lett. 121, 171601 (2022)

5. Qinwen Lu, # Yun Cheng,# Lijun Wu,# Hongli Guo,# Fengfeng Qi, Haijuan Zhang, Junxiao Yu, Qixin Liu, Qing Wang, Genhao Liang, Jie Chen, Yalin Lu, Jie Zhang,Dao Xiang,* Jin Zhao,* Yimei Zhu* & Xiaofang Zhai*, Photoinduced evolution of lattice orthorhombicity and conceivably enhanced ferromagnetism in LaMnO3 membranes, NPJ Quant. Mater. 7, 47 (2022). DOI: 10.1038/s41535-022-00456-4

   自站立薄膜制备和UED实验原理示意图

   

6.  G. Liang, L. Cheng*, J. Zha, H. Cao, J. Zhang, Q. Liu, M. Bao, J. Liu, X. Zhai*, In-situ quantification of the surface roughness for facile fabrications of atomically smooth thin films, Nano Res. 15, 1654-1659  (2021).

7. H. Cao, H. Guo, Y. Shao, Q. Liu, X. Feng, Q. Lu, Z. Wang, A. Zhao, A. Fujimori, Y. Chuang, H. Zhou*, and X. Zhai*, Realization of Electron Antidoping by Modulating the Breathing Distortion in BaBiO3, Nano Lett. 21, 3981−3988 (2021).

   BaBiO3-δ (0≤δ≤0.25)晶体结构和能带结构变化示意图

8.       Z. Cui, A. Grutter, H. Zhou, H. Cao, Y. Dong, D. Gilbert, J. Wang, Y.-S.  Liu, J. Ma, Z. Hu, J. Guo, J. Xia, B. Kirby, P. Shafer, E. Arenholz, H.  Chen*, X. Zhai*, Y. Lu. Correlation-Driven Eightfold Magnetic Anisotropy in a Two-Dimensional Oxide Monolayer, Sci. Adv. 6, eaay0114 (2020).

   可用于多态储存的单原子层薄膜新型8重磁各项异性

   

9.      D. Meng#, H. Guo#, Z. Cui, C. Ma, J. Zhao, J. Lu, H. Xu, Z. Wang, X. Hu, Z. Fu, R. Peng, J. Guo, X. Zhai*, G. Brown, R, Knize, Y, Lu,* “Strain-induced high-temperature perovskite ferromagnetic insulator”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115(12), 2873-2877 (2018).

   应力、氧空位含量共同调控磁性的三维相图

   

10.   H. Xu, X. Zhai*, Z. Wang, Z. Cui, Z. Fu, Y. Lu*, “An epitaxial synaptic device made by a band-offset BaTiO₃/Sr₂IrO₄ bilayer with high endurance and long retention”,Appl. Phys. Lett. 114, 102904 (2019).                            

    基于磁性半导体Sr2IrO4的类脑突触芯片

    

    
    

11. X. Zhai*, L. Cheng, Y. Liu*, C. M. Schlepütz, S. Dong*, H. Li, X. Zhang, S. Chu, Li. Zheng, J. Zhang, A. Zhao, H. Hong, A. Bhattacharya,J. N. Eckstein,C.Zeng,'Correlating interfacial octahedral rotations with magnetism in (LaMnO3+δ)N/(SrTiO3)N superlattices”, Nat. Commun. 5, 4283 (2014).
    

12.      X. Zhai, C. Mohapatra, A. B. Shah, J.G. Wen, A. Bhattacharya, J. M. Zuo, and J. N. Eckstein, “New optical absorption bands in atomic layer superlattices”, Adv. Mater. 22, 1136 (2010).

本组成员  Group Members