陳曉原(物理副教授)

陳曉原，男，博士，南京大學副教授。

基本介紹

• 中文名：陳曉原
• 畢業院校：南京大學
• 學位/學歷：博士
• 專業方向：凝聚態物理
• 任職院校：南京大學

人物經歷

教育經歷

· 本科：武漢大學物理系，套用物理專業，1988年9月-1992年7月。

· 碩士，博士：南京大學物理系，凝聚態物理專業，1992年9月-1998年7月。

工作經歷

· 2001年4月-至今：南京大學材料系副教授。

· 2001年7月-2001年10月：香港理工大學套用物理系副研究員。

· 2000年4月-2000年9月：香港理工大學套用物理系副研究員。

· 1998年7月-2000年4月：南京大學材料系講師。

研究方向

脈衝雷射沉積;液體中雷射材料處理;溶液化學方法製備氧化物薄膜

主要研究興趣：

1.脈衝雷射沉積的機制

脈衝雷射沉積是一種簡單而高效的薄膜製備技術，成為製備氧化物薄膜及其異質結的主要手段之一。然而，脈衝雷射沉積也表現出一些不足，例如：重複性差，薄膜表面有微米到亞微米大小的顆粒物，通常只能製備1厘米見方的均勻薄膜等。解決這些問題就要求研究脈衝雷射沉積的過程及其中機制。脈衝雷射沉積的過程可分為三個階段，1.雷射對靶的燒蝕形成電漿，2.電漿在氣氛氣體中從靶到襯底的輸運，3.輸運到襯底表面的物質形成薄膜。我們系統地研究了這三個階段所涉及的基本物理過程。在研究雷射燒蝕過程中，提出薄膜表面顆粒物來自雷射輻照靶表面所形成的錐狀體，而錐狀體則由於Rayleigh-Taylor失穩或所謂的ATG(Asaro-Giller-grinfeld)失穩機制所形成;在研究電漿輸運過程中，發展了濾波的CCD圖像技術，由此可以直接觀察等離子傳輸所產生的激波及燒蝕產物與氣氛氣體的氣相化學反應;在研究薄膜形成過程中，發現可以選擇性地控制MgO薄膜在Si襯底上的取向為(100)，(110)或(111)。有關的工作總結在教材《先進材料合成與製備技術》的第九章中。

2.液體中雷射材料處理

與雷射在氣體或真空環境中輻照固體材料相比，在液體環境中輻照時會產生完全新的效應和套用。由此發展起來的雷射衝擊硬化技術和雷射清洗技術已實用化。近十多年來，人們發現利用強雷射在水中燒蝕固體會在水中形成固體材料的納米顆粒，由此發展出一種新的納米顆粒製備方法。我們研究了兩個方面的問題，一是液體中雷射與矽表面的相互作用，二是用該方法製備矽納米顆粒並研究了顆粒的形成機制。在第一方面，我們發現，當雷射強度較低時，在矽表面會形成規則的自組織結構;而當雷射強度較高時，矽表面會變成海綿狀的多孔結構;我們提出了Rayleigh-Taylor失穩機制滿意地解釋了這些現象。在第二方面，我們發現，在一定條件下所得到的矽量子點尺度僅為3nm，且呈現非晶態或玻璃態。我們提出，液體中雷射燒蝕固體在液體中形成一個由靶材料形成的電漿/蒸汽泡，這個電漿/蒸汽泡的壽命決定了最終納米顆粒的尺寸。這些工作闡明了液體中雷射材料處理中的某些基本物理機制。

3.濕化學方法製備氧化物薄膜及其套用

氧化物是一類範圍廣泛的功能材料，包括眾多的性能，例如超導性，龐磁電阻性，金屬導電性，透明金屬導電性，鐵電性，壓電性，催化性，光催化性，光伏性，氣體敏感性，電致變色性等。 這些材料的套用往往需要將其製備成薄膜。製備薄膜的方法包含物理方法和化學方法。化學方法一般包括溶膠-凝膠方法和金屬有機沉積方法。近十年來，我發展了一種不同於上述兩種方法的溶液化學方法。這個方法的優點在於：能夠用常見的和便宜的無機物作為起始材料製備幾乎所有的氧化物薄膜，包括含Ti, Sn， Nb和Mo等元素的氧化物薄膜;其次，這個方法易於製備多孔薄膜; 其三，這個方法製備薄膜的晶粒在十幾個到數十個納米;其四，這個方法易於高精度的摻雜。這為研究和發展諸如氧化物氣敏感測器、光伏器件、光催化器件等提供了一個新的、易於實用化的途徑。

開設課程

材料性質(研究生)

主要貢獻

科研項目

· 脈衝雷射發氧化物薄膜及異質結構製備科學，國家自然科學基金重點項目，1999－2002。

· 稀土錳系氧化物薄膜兩相結構及低場磁電阻增強效應的研究，國家自然科學基金面上項目，2002－2003。

發表論文

1.The interaction of ambient background gas with a plume formed in pulsed laser deposition

X. Y. Chen, S. B. Xiong, Z. S. Sha, Z. G. Liu

Appl. Surf. Sci.115 (1997) 179

2.A Study of Dynamics and Chemical Reactions in Laser Ablated PbTiO3 Plume by Optical Wavelength-sensitive CCD Photography

X. Y. Chen, Z. G. Wu, Z. G. Liu, X. Y. Lei, Z. S. Sha

Appl.Phys. A67 (1998) 331

3.Composition characterization of Pb(Zr, Ti)O3 thin films prepared by pulsed laser deposition: ambient gas and substrate position effect

X. Y. Chen, J. M. Liu, Z. G. Liu

Ferroelectrics 232 (1999) 35

4. Interaction Between Laser Beam And Target In Pulsed Laser Deposition: Laser Fluence And Ambient Gas Effects

X. Y. Chen and Z. G. Liu

Appl.Phys. AS69 (1999) S523

5. Four Stages of the Propagation of the Plume Formed in Pulsed Laser Deposition by Optical-wavelength-sensitive CCD Photography

X. Y. Chen, Z. C. Wu, B. Yang , X. Y. Lei and Z. G. Liu

Thin Solid Films 375 (2000) 233

6. Growth of completely (110)- and (111)-oriented MgO films on H-terminated (100) Silicon Substrate by Pulsed Laser Deposition

X. Y. Chen , B. Yang, Z. G. Liu, and L. J. Shi

Appl. Surf. Sci. 135 (1998) 233

7. Epitaxial growth of TiO2 Thin Films by Pulsed Laser Deposition on GaAs(100) Substrates, Xiaohua Liu, X. Y. Chen, J. Yin, Z. G. Liu, J. M. Liu et al.

J. Vac. Sci. Technol. A 19 (2001) 391

8. Growth of completely (110)-oriented Pt films on Si(100) by using MgO as a buffer by Pulsed Laser Deposition

X. Y. Chen , B. Yang, T. Zhu, J. M. Liu and Z. G. Liu

Appl. Phys. A74(2002) 567

9. Orientation selective growth of (100)- (110) and (111)- oriented MgO films on Si(100) by Pulsed Laser Deposition

X. Y. Chen, K. H. Wong, J. M. Liu and Z. G. Liu

Appl. Phys. A74(2002) 703

10. The orientation selective growth of LaNiO3 films on Si(100) by pulsed laser deposition via a MgO buffer

X. Y. Chen, K. H. Wong, J. M. Liu, X. B. Yin, M. Wang and Z. G. Liu

Appl. Phys. A75 (2002) 545

11. Growth mechanism of (100)- (110) and (111)- oriented MgO films on Si(100) by Pulsed Laser Deposition

X. Y. Chen, K. H. Wong, J. M. Liu and Z. G. Liu

J. Appl. Phys.91(2002) 5728

12. Preparation of PZT thin films on conductive perovskite LSCO electrode films by pulsed laser deposition

X. Y. Chen and Z. G. Liu

Ferroelectrics 195 (1997) 175

13. Deposition of oriented polymer films for liqiud crystal alignment by pulsed laser ablation

Q. Luo, X. Y. Chen, Z. G. Liu, Z. M. Sun, N. B. Ming

Appl. Surf. Sci. 108 (1997) 89

14. Phase transition characters of ferroeletromagnet Pb(Fe1/2Nb1/2)O3

S. X. Gao, X. Y. Chen, J. Ying, J. M. Liu, Z. G. Liu

ACTA PHYSICA SINICA48 (1999) 942

15. Ferroelectric and dielectric properties of ferroelectromagnet Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 ceramics and thin films

X. S. Gao, X. Y. Chen, J. Yin, J. Wu, Z. G. Liu, M. Wang

J. Mater. Sci. 35(2000) 5421

16. Growth of orientation-controlled Pb(Mg, Nb)O3-PbTiO3 thin films on Si(100) by using oriented MgO films as buffers

X. Y. Chen, J. Wang, K. H. Wong, C. L. Mak, G. X. Chen, J. M. Liu, M. Wang and Z. G. Liu

Appl. Phys. A 81 (2005) 1145

17. Growth of La2Mo2O9 films on porous Al2O3 substrates by radio frequency magnetron sputtering

P. Laffez, X.Y. Chen, G. Banerjee, T. Pezeril, M.D. Rossell, G. Van Tendeloo, P. Lacorre, J.M. Liu, and Z.G. Liu

Thin Solid Films500 (2006) 27

18. Formation and evolution of self-organized hexagonal patterns on silicon surface by laser irradiation in water

X.Y. Chen,J. Lin,J.M. Liu, and Z.G. Liu

Appl Phys A 94 (2009) 649

19. Hybrid nanocomposites of semiconductor nanoparticles and conjugated polyelectrolytes and their application as fluorescence biosensors

Z. Gu, X. Y. Chen, Q.D. Shen, H.X. Ge, H. H. Xu

Polymer51 (2010) 902

發明專利

名稱：一種新的製備非晶矽量子點的方法

專利號：ZL 2007 1 0133857.0

發明人：陳曉原，劉俊明，劉治國

獲獎記錄

獲獎題目：鐵電薄膜新效應及脈衝雷射沉積制膜新技術的研究

獎項名稱：江蘇省科技進步獎，二等獎

獲獎名次：第三獲獎人