清华大学物理系博士生导师简介：孙家林

孙家林

　　教授

　　清华大学物理系

　　理科楼C205

　　北京 100084

　　电话：010-62772687

　　传真：010-62781604

　　jlsun@tsinghua.edu.cn

　　个人网页：

　　个人简历

　　教育：

　　黑龙江大学物理系，1985年获理学学士学位

　　乌克兰哈尔科夫国立大学物理系，1996年获数理博士学位

　　清华大学物理系博士后流动站，博士后研究(1996-1998年)

　　工作经历：

　　黑龙江大学物理系助教、讲师(1985-1996)

　　清华大学物理系讲师、副教授、教授(1996-至今)

　　教学

　　主要从事本科生高等物理实验、近代物理实验和普通物理实验课的教学工作,近年来作为教学骨干和课程负责人主要承担工科“基础物理实验课”的教学和助教博士生的教学指导工作。在本科生教学工作中曾获得清华大学“清华之友—优秀教师奖”和“小林华阳教学优秀奖”等，作为教学骨干所承担的“基础物理实验课”先后于2004和2005年被评为“北京市高等学校精品课程”和“国家精品课程”。

　　1998年至今，作为指导教师承担本科生毕业设计、硕士生学位论文、博士生学位论文和博士后研究课题的指导工作。其中，硕士生张建红获得“清华大学优秀硕士学位论文奖”;博士生郑京镐获得“清华大学优秀博士学位论文奖”。

　　研究领域

　　主要从事低维纳米材料制备、复合纳米结构设计及其光学和光电子学性能的实验研究，隶属于低维量子物理国家重点实验室。本研究组欢迎致力于低维纳米结构材料的制备及其光学和光电子学性能研究的同学攻读博士学位或从事博士后研究工作。

　　主要研究方向：

　　1. 金属(Ag、Cu、Ni等)纳米材料制备及其物理性质研究。

　　2. 半导体(Ag2S、CuO、Cu2O、Si、TiO2等)纳米材料制备及其物理性质研究。

　　3. 基于(碳纳米管、石墨烯等)碳纳米材料的复合纳米结构设计、制备及其物理性质研究

　　4. 基于金属、半导体、碳纳米材料的异维异质结构设计、制备及其物理性质研究

　　承担的科研项目：

　　1. 电子/离子导体“芯/壳”型低维复合纳米结构的设计、制备及输运性质研究(国家自然科学基金项目，2014~2017)

　　2. 用固态离子学方法制备银纳米结构表面增强拉曼散射基底的性能及应用研究(教育部博士点博导类基金项目，2013~2015)

　　3. 基于金属及半导体纳米线(管)异质结构阵列的太赫兹波探测技术原理研究(中国工程物理研究院科学技术基金项目，2012~2014)

　　4. “异维结构”光电器件的设计、制备及性能研究(国家自然科学基金项目，2012~2015)

　　5. 过渡金属氧化物电阻开关效应及新型非挥发性电阻存储器的设计及应用研究(清华大学自主科研计划项目，2010~2013)

　　6. 一碳基团代谢扰动的表观遗传学研究(科技部973计划项目，2009~2011)

　　7. 表观遗传改变在重大出生缺陷发生中的作用机理研究(科技部973计划项目，2007~2012)

　　8. 利用近场光学显微镜研究金属纳米结构的纳米等离子体波激发效应(国家自然科学基金项目，2007~2008)

　　9. 高灵敏实时原位观测方法相关物理、化学基础问题及其在生命科学中的应用(教育部科学技术研究重大项目，2006~2007)

　　10. 用超离子导体薄膜在直流电场诱导下生长金属纳米线的机理和单根纳米线的物性研究(国家自然科学基金项目，2005~2007)

　　11. 用光学扫描成像和定域光谱技术研究植物根内皮层的发育(国家自然科学基金项目，2002~2004)

　　12. 用双色荧光近场显微技术研究细胞信息的跨膜传递(国家自然科学基金项目，1999~2001)

　　13. 用近场光学共焦显微技术研究蛋白分子跨膜相互作用(国家自然科学基金项目，1998~2002)

　　14. 铜(银)基复合超离子导体材料晶体薄膜制备研究及应用(北京市自然科学基金项目，1999~2002)

　　15. 利用激子谱研究含铜(银)及碱金属卤化物的新材料(教育部留学回国人员科研启动基金项目，1997~1998)

　　主要创新点：

　　1)发明一种制备金属纳米材料的固态离子学新方法，实现了宏观长金属纳米线簇的定向控制生长。制备出几个厘米长的有序金属纳米线阵列，并且可以通过电场有效控制纳米材料的形貌、长度及有序程度。该系列成果分别发表在Nanotechnology, 2006, 17, 2378-2380;Nanotechnology, 2005, 16, 2030-2032和 Nanotechnology, 2005, 16, 2412-2414上，这些成果在国际上得到同行专家的普遍关注和好评。2006年5月17日英国物理学会网站(http://www.physorg. com/news67079834.html)撰写题为“Electric field can align silver nanowires” 一文专门报道了这一创新性成果。随后，中国科技信息网和中国纳米网等网站转载了这一新闻。相关技术已获得多项国家发明专利(专利号：ZL 03137253.8;ZL 03104878.1;ZL 03104876.5;)，并获得“第十五届全国发明展览会银奖”。

　　2)探索出一条制备宏观长金属化合物半导体纳米线的新途径，即利用宏观长金属纳米线簇，通过二次化学处理工艺，成功制备出厘米长的金属氧硫化物半导体纳米线簇，并研究了半导体纳米线的输运特性。部分结果发表于Applied Physics Letters, 2007, 90, 201119和专著《Nanotechnology Research》中。

　　3)利用宏观长碳纳米管等材料制备“碳纳米管/金属” 异维异质结构，研究了该异维异质结构的光致电流和光致电导效应。经分析认为，这种异维异质结不同于传统的p-n结或其它的异质结，其光致电流不仅与位于结区两端材料的物质属性有关，而且与它们的维数之差相关，系列结果发表于Applied Physics Letters, 2006, 88, 131107和 Small, 2006, 2, 988-993。依此我们设计出多种光电子学传感器件，并获得国家发明专利(专利号：ZL200510011170.0;ZL200510011171.5;ZL200510011172.X;ZL200510011175.3)。

　　4)采用不同维度的纯银纳米材料和体材料首次制备出纯银“异维结”，并研究它的光电和热电特性，实验证明了低维纳米材料与更高维度的体材料相比具有更强的光致电子发射本领。该结果发表于Applied Physics Letters, 2007, 91, 161107。

　　5)利用宏观长金属纳米线束和动态电化学表面沉积技术制备出“银芯镍壳-同轴电缆型” 纳米异质结构，并详细研究了该纳米异质结构的光致电流增强效应，结果发表于Nanotechnology, 2008, 19, 085703。

　　6)利用扫描探针显微镜，完成了对单根金属Ni纳米线及其异质结构物性的精确测量，发现了强电场作用下Ni-NiO异质结构的“半导体-金属转变(SMT)”行为，SMT对纳米肖特基结伏安特性的优化具有显著影响。这是在国际上首次通过实验观察到的强场下纳米肖特基结向欧姆结的转变效应，为设计优质的纳米肖特基二极管奠定了实验基础。该结果发表于Applied Physics Letters, 2008, 93, 152107。

　　7)制备Au-NiO-Ni 双肖特基纳米结并发现显著的电流跳变行为：我们在经过氧化处理后的镍纳米线阵列顶端制备金电极，构成Au-NiO-Ni 双肖特基纳米结并研究它的伏安特性。结果表明在很小偏压作用下，Au-NiO-Ni 双肖特基纳米结即会发生显著的电流跳变现象，跳变前后的电流变化可达6600倍。该器件在导电性能上展示出明显的“半导体-金属转变”行为，为设计新型纳米双肖特基结二极管奠定了实验基础。该结果发表于Nanotechnology, 2009, 20, 455203。2009年11月25日，纳米技术网站：http://nanotechweb.org/cws/article/lab/41046 专门报道了这一创新性成果。

　　8)采用532纳米波长的脉冲光场激发宏观长Ag纳米线的表面，在77K至300K的温度范围内详细研究了Ag纳米线的光致电导效应。首次发现Ag纳米线具有显著的负光电导效应，理论分析表明，这种负光电导源于Ag纳米线表面的等离激元(SPPs)与传导电荷之间的相互作用，该结果发表于Optics Express, 2010, 18(5)，4066-4073。

　　奖励、荣誉和学术兼职

　　奖励

　　清华之友-优秀教师奖 1999

　　“小林华阳”教学优秀奖 2000

　　清华大学实验技术成果奖 2002

　　第十五届全国发明展览会银奖 2005

　　清华大学班主任工作优秀奖 2005

　　“洪燕华光”优秀青年教师奖 2007

　　首都教育系统健康之星奖 2012

　　现任学术兼职

　　国家自然科学基金委员会同行评议专家

　　科技部国际科技合作计划评价专家

　　中国物理学会会员

　　“Chinese Physics Letters” 特约评审

　　“ Chinese Physics ”、“Chinese Optics Letters”、“Materials Letters”等杂志的审稿人

　　主要论著

　　由美国Nova Science Publishers 出版合著专著1部， 在Nature Communications，Small，Nano Research，Applied Physics Letters，Nanotechnology等学术期刊发表学术论文80余篇，获得国家发明专利20余项。

　　主要代表性论著

　　[1] In situ atomic-scale observation of continuous and reversible lattice deformation beyond the elastic limit, Nature Communications, 2013, 4, 2413

　　[2] Noninvasive three-dimensional live imaging methodology for the spindles at meiosis and mitosis, Journal of Biomedical Optics 2013, 18(5), 050505

　　[3] Significantly enhanced thermoelectric properties of ultralong double-walled carbon nanotube bundle, Applied Physics Letters, 2013,102(5), 053105

　　[4] Understanding three-dimensional spatial relationship between the mouse second polar body and first cleavage plane with full-field optical coherence tomography, Journal of Biomedical Optics, 2013, 18(1), 010503

　　[5] Negative and positive photoconductivity modulated by light wavelengths in carbon nanotube film, Applied Physics Letters, 2012, 101, 123117

　　[6] The wavelength dependent photovoltaic effects caused by two different mechanisms in carbon nanotube film/CuO nanowire array heterodimensional contacts, Applied Physics Letters, 2012, 100, 251113

　　[7] Fabrication of double-walled carbon nanotube film/Cu2O nanoparticle film/TiO2 nanotube array heterojunctions for photosensors, Applied Physics Letters, 2012, 100, 253113

　　[8] High magnetic field annealing effect on visible photoluminescence enhancement of TiO2 nanotube arrays, Applied Physics Letters, 2012, 100, 043106

　　[9] Fabrication of high performance surface enhanced Raman scattering substrates by a solid-state ionics method. Nanotechnology, 2012, 23, 125705

　　[10] Label-free subcellular 3D live imaging of preimplantation mouse embryos with full-field optical coherence tomography, Journal of Biomedical Optics, 2012, 17(7), 070503

　　[11] Novel photodetectors based on double-walled carbon nanotube film/TiO2 nanotube array heterodimensional contacts, Nano Research, 2011, 4(9), 901

　　[12] Fabrication and photoconductivity of macroscopically long coaxial structured Ag/Ag2S nanowires with different core-to-shell thickness ratios, Nanotechnology, 2011, 22, 035202

　　[13] Negative photoconductivity induced by surface plasmon polaritons in Ag nanowire macrobundles, Optics Express,2010, 18(5), 4066

　　[14] Metal-insulator transition in Au-NiO-Ni dual schottky nanojunctions, Nanotechnology, 2009, 20, 455203

　　[15] Field-induced semiconductor-metal transition in individual NiO–Ni Schottky nanojunction, Applied Physics Letters, 2008, 93, 152107

　　[16] The prominent photoinduced voltage effect of as-prepared macroscopically long Ag core/Ni shell nanoheterojunctions Nanotechnology, 2008, 19, 085703

　　[17] Thermo- and photoinduced voltages in Ag heterodimensional junctions, Applied Physics Letters, 2007, 91(16), 161107

　　[18] Oxidized macroscopic-long Cu nanowire bundle photoconductor, Applied Physics Letters, 2007, 90, 201119

　　[19] Carbon nanotube macrobundles for light sensing Small, 2006, 2, 988-993

　　[20]. A technique for controlling the alignment of silver nanowires with an electric field Nanotechnology, 2006, 17, 2378-2380

　　[21] Photoinduced currents in carbon nanotube / metal heterojunctions Applied Physics Letters, 2006, 88, 131107

　　[22]Shape-controlled synthesis of silver nanostructures Nanotechnology, 2005, 16, 2412-2414

　　[23] Synthesis of copper nanowires under a direct current electric field Nanotechnology, 2005, 16, 2030-2032

　　[24]《Nanotechnology Research》, Nova Science Publishers, pp. 291-321, 2008, ISBN: 978-1-60021-902-3 专著