潘 东

潘东,男,博士,研究员,博士生导师。

198410月生,20146月于中科院半导体研究所凝聚态物理专业获理学博士学位,之后留在半导体超晶格国家重点实验室从事研究工作。先后任助理研究员、副研究员,20229月晋升为研究员2017年入选中科院青年创新促进会会员,2021年入选中科院青年创新促进会优秀会员。

取得的重要科研成果及所获奖励:

长期从事III-V族半导体量子材料的分子束外延(MBE)可控制备研究,在高品质窄禁带半导体纳米线/片及其异质结构的可控生长以及输运性质研究上取得了多项重要进展。包括:

1. 首次在Si衬底上生长出高质量纯相超细InAs纳米线,利用这种高质量纳米线制成的MOSFET,开关比达到108量级,是迄今InAs纳米线平面器件的最大开关比。在此基础上,提出了一种通过控制合金催化剂组分偏析来调控InAs纳米结构维度的技术,实现了晶圆级立式二维单晶InAs纳米片的MBE制备。

2. 发明了一种免缓冲层制备高质量InSb材料的方法,在一维InAs纳米线轴向上外延出了立式二维单晶InSb纳米片,低温下场效应迁移率近20000 cm2 V-1 s-1。这种全新的制备高质量二维InSb单晶材料的方法,有望加速InSb材料在纳电子学、光电子学、特别是拓扑量子计算等方面的应用。

3. 发展出了半导体-超导体纳米线的MBE低温原位外延技术,在纯相超细InAs纳米线侧壁成功外延出超导金属AlInAsAl均具有高晶体质量,InAs-Al界面达原子级平整。与合作者在这种高质量样品中观察到硬超导能隙、双电子库仑阻塞及量子化零偏压电导峰等输运特征。是目前国际上少数几个掌握这种高品质量子材料制备技术的团队。

迄今发表学术论文90余篇,包括:Phys. Rev. Lett. 3篇,Nat. Commun. 2篇,Nano Lett. 10篇,Adv. Mater. 4篇,Phys. Rev. B 6篇,Appl. Phys. Lett. 10篇。第一发明人申请拓扑量子计算相关国家发明专利5项,已获授权4项。在国际半导体物理会议(ICPS)、美国材料学会秋季年会(MRS Fall Meeting)、纳米线周(Nanowire Week)、国际分子束外延会议(ICMBE)、全国半导体物理会议及秋季物理年会等做邀请/口头报告20余次。担任Adv. Mater.Adv. Electron. Mater. J. Appl. Phys.IEEE J. Quantum Elect.Opt. ExpressAppl. Surf. Sci.Chin. Phys. BJ. Phys. D: Appl. Phys.NanoscaleNanotechnologyPhys. Chem. Chem. Phys.Mater. Chem. Phys.Cryst. Growth Des.RSC Adv.CrystEngCommNanoscale Res. Lett.J. Cryst. GrowthJ. Magn. Magn. Mater.中国科学:物理学 力学 天文学、物理学报、半导体学报及发光学报20余种杂志的审稿人。

主要研究领域方向:半导体低维材料物理、拓扑量子计算

招收博士生和硕士生、招聘博士后

联系方式:

Email: pandong@semi.ac.cn,电话:010-82305174

在研/完成项目:

1. 中科院B类先导专项“传感-计算”共融的新一代半导体芯片及系统集成(2023-2028,课题负责人)

2. 国家自然科学基金面上项目“高质量三元InAsSb/超导体异质纳米结构的原位分子束外延生长及输运性质研究”2024-2027,主持)

3. 中科院半导体研究所青年人才推进计划A类项目“双生长腔室分子束外延系统”2023-2025,主持)

4. 中国科学院半导体研究所自主部署“优秀青年人才稳定支持”项目2023-2025,主持)

5. 中科院人才专项:中国科学院“青年创新促进会优秀会员”项目2022-2024,主持)

6. 国家自然科学基金委员会第二代量子体系的构筑和操控重大研究计划培育项目“高质量窄禁带半导体/超导体异质纳米结构的原位分子束外延制备及拓扑量子比特构筑”2021-2023,主持)

7. 国家自然科学基金面上项目“高质量窄禁带半导体/超导体异质结纳米线网络的原位分子束外延生长及输运性质”2020-2023,主持)

8. 中科院半导体研究所青年人才推进计划B类项目“分子束外延系统改造”2019-2022,主持)

9. 北京市自然科学基金面上项目“用于拓扑量子计算的窄禁带半导体/超导体异质结纳米线原位分子束外延生长”2019-2021,主持)

10. 中科院人才专项:中国科学院青年创新促进会项目(2017-2020,主持)

11. 国家自然科学基金青年基金项目“高质量InAs/GaSb异质结纳米线分子束外延生长及隧穿场效应器件研究”(2016-2018,主持

代表性论文或著作:

1. M. S. L. Yan#, H. T. Su#, D. Pan#, W. J. Li, Z. Z. Lyu, M. Chen, X. J. Wu, L. Lu, J. H. Zhao*, J. Y. Wang*, and H. Q. Xu*, “Supercurrent, Multiple Andreev Reflections and Shapiro Steps in InAs Nanosheet Josephson Junctions”, Nano Lett., 23 (2023) 6497.

2. M. F. Xue#D. Pan#, J. H. Zhao, and J. N. Chen*, “Optically Tunable Transient Plasmons in InSb Nanowires”, Adv. Mater. (2023) 2208952.

3. L. Liu, D. Pan*, L. J. Wen, R. Zhuo, J. H. Zhao, “High-Quality Vertically Aligned InAs Nanowires Grown by Molecular-Beam Epitaxy Using Ag-In Alloy Segregation”, Nanotechnology, 34 (2023) 225701.

4. Z. Y. Wang#, H. D. Song#*D. Pan#, Z. T. Zhang#, W. T. Miao, R. D. Li, Z. Cao, G. Zhang, L. Liu, L. J. Wen, R. Zhuo, D. E. Liu, K. He, R. N. Shang, J. H. Zhao*, H. Zhang*, “Plateau Regions for Zero Bias Peaks within 5% of the Quantized Conductance Value 2e2/h”, Phys. Rev. Lett., 129 (2022) 167702.

5. S. Zhang#, Z. C. Wang#D. Pan#, H. Z. Li, S. Lu, Z. L. Li, G. Zhang, D. H. Liu, Z. Cao, L. Liu, L. J. Wen, D. Y. Liao, R. Zhuo, R. N. Shang, D. E. Liu*, J. H. Zhao*, H. Zhang*, “Suppressing Andreev Bound State Zero Bias Peaks Using a Strongly Dissipative Lead”, Phys. Rev. Lett., 128 (2022) 076803.

6. D. Pan#, H. D. Song#, S. Zhang#, L. Liu, L. J. Wen, D. Y. Liao, R. Zhuo, Z. C. Wang, Z. T. Zhang, S. Yang, J. H. Ying, W. T. Miao, R. N. Shang, H. Zhang*, J. H. Zhao*, “In Situ Epitaxy of Pure Phase Ultra-Thin InAs-Al Nanowires for Quantum Devices”, Chin. Phys. Lett. (Express Letters), 39 (2022) 058101.

7. L. J. Wen, D. Pan*, L. Liu, S. C. Tong, R. Zhuo, J. H. Zhao*, “Large-Composition-Range Pure-Phase Homogeneous InAs1-xSbNanowires”, J. Phys. Chem. Lett., 13 (2022) 598.

8. X. M. Yuan#*, D. Pan#, Y. J. Zhou, X. T. Zhang, K. Peng, B. J. Zhao, M. T. Deng*, J. He*, H. H. Tan and C. Jagadish, “Selective Area Epitaxy of III-V Nanostructure Arrays and Networks: Growth, Applications and Future Directions”, Applied Physics Reviews, 8 (2021) 021302.

9. X. Z. Wang, D. Pan*, M. Sun, F. J. Lyu, J. H. Zhao, Q. Chen*, “High-Performance Room-Temperature UV-IR Photodetector Based on the InAs Nanosheet and Its Wavelength- and Intensity Dependent Negative Photoconductivity”, ACS Appl. Mater. Interfaces, 13 (2021) 26187.

10. S. K. Zhang, H. X. Jiao, X. D. Wang, Y. Chen, H. Wang, L. Q. Zhu, W. Jiang, J. J. Liu, L. X. Sun, T. Lin, H. Shen, W. D. Hu, X. J. Meng*, D. Pan*, J. L. Wang*, J. H. Zhao, and J. H. Chu, “Highly Sensitive InSb Nanosheets Infrared Photodetector Passivated by Ferroelectric Polymer”, Adv. Funct. Mater., 30 (2020) 2006156.

11. J. B. He#D. Pan#, G. Yang, M. L. Liu, J. H. Ying, Z. Z. Lyu, J. Fan, X. N. Jing, G. T. Liu, B. Lu, D. E. Liu, J. H. Zhao*, L. Lu*, and F. M. Qu*, “Nonequilibrium Interplay Between Andreev Bound States and Kondo Effect”, Phys. Rev. B, 102 (2020) 075121.

12. L. J. Wen, D. Pan*, D. Y. Liao, J. H. Zhao, “Foreign-Catalyst-Free GaSb Nanowires Directly Grown on Cleaved Si Substrates by Molecular-Beam Epitaxy”, Nanotechnology, 31 (2020) 155601.

13. L. J. Wen, L. Liu, D. Y. Liao, R. Zhuo, D. Pan*, J. H. Zhao, “Silver-Assisted Growth of High-Quality InAs1-xSbx Nanowires by Molecular-Beam Epitaxy”, Nanotechnology, 31 (2020) 465602.

14. D. Pan, J. Y. Wang, W. Zhang, L. J. Zhu, X. J. Su, F. R. Fan, Y. H. Fu, S. Y. Huang, D. H. Wei, L. J. Zhang, M. L. Sui, A. Yartsev, H. Q. Xu, J. H. Zhao*, "Dimension Engineering of High-Quality InAs Nanostructures on a Wafer-Scale"Nano Lett., 19 (2019) 1632.

15. L. X. Li, D. Pan*, Y. Z. Xue, X. L. Wang, M. L. Lin, D. Su, Q. L. Zhang, X. Z. Yu, H. So, D. H. Wei, B. Q. Sun, P. H. Tan, A. L. Pan, J. H Zhao*, “Near Full-Composition-Range High-Quality GaAs1-xSbNanowires Grown by Molecular-Beam Epitaxy”, Nano Lett., 17 (2017) 622.

16. H. So, D. Pan*, L. X. Li, J. H. Zhao*, “Foreign-Catalyst-Free Growth of InAs/InSb Axial Heterostructure Nanowires on Si (111) by Molecular-Beam Epitaxy”, Nanotechnology, 28 (2017) 135704.

17. L. X. Li, D. Pan*, H. So, X. L. Wang, Z. F. Yu, J. H. Zhao*, “GaAsSb/InAs Core-Shell Nanowires Grown by Molecular-Beam Epitaxy”, J. Alloys Compd., 724 (2017) 659.

18. D. Pan, D. X. Fan, N. Kang, J. H. Zhi, X. Z. Yu, H. Q. Xu*, J. H. Zhao*, “Free-Standing Two-Dimensional Single-Crystalline InSb Nanosheets”, Nano Lett., 16 (2016) 834.

19. D. Pan, M. Q. Fu, X. Z. Yu, X. L. Wang, L. J. Zhu, S. H. Nie, S. L. Wang, Q. Chen, P. Xiong, S. von Molnár, J. H. Zhao*, “Controlled Synthesis of Phase-Pure InAs Nanowires on Si (111) by Diminishing the Diameter to 10 nm”, Nano Lett., 14 (2014) 1214.

20. D. Pan, S. L. Wang*, H. L. Wang, X. Z. Yu, X. L. Wang, J. H. Zhao*, “Structure and Magnetic Properties of (In, Mn)As Based Core-Shell Nanowires Grown on Si (111) by Molecular-Beam Epitaxy”, Chin. Phys. Lett., 31 (2014) 078103.

21. W. J. Li, Z. H. Liu, J. W. Mu, Y. Luo, D. Pan, J. H. Zhao, and H. Q. Xu*, “Charge States, Triple Points, and Quadruple Points in an InAs Nanowire Triple Quantum Dot Revealed by an Integrated Charge Sensor”, Adv. Quantum Technol., 6 (2023) 2200158. 

22. N. Kang*, D. X. Fan, J. H. Zhi, D. Pan, S. Li, C. Wang, J. K. Guo, J. H. Zhao*, H. Q. Xu*, “Two-Dimensional Quantum Transport in Free-Standing InSb Nanosheets”, Nano Lett., 19 (2019) 561.

23. J. Y. Wang, G. Y. Huang, S. Y. Huang*, J. H. Xue, D. Pan, J. H. Zhao*, H. Q. Xu*, “Anisotropic Pauli Spin-Blockade Effect and Spin-Orbit Interaction Field in an InAs Nanowire Double Quantum Dot”, Nano Lett., 18 (2018) 4741.

24. J. Y. Wang, S. Y. Huang*, G. Y. Huang, D. Pan, J. H. Zhao, H. Q. Xu*, “Coherent Transport in a Linear Triple Quantum Dot Made from a Pure-Phase InAs Nanowire”, Nano Lett., 17 (2017) 4158.

25. M. Q. Fu, Z. Q. Tang, X. Li, Z. Y. Ning, D. Pan, J. H. Zhao, X. L. Wei, Q. Chen*, “Crystal Phase- and Orientation-Dependent Electrical Transport Properties of InAs Nanowires”, Nano Lett., 16 (2016) 2478.

26. X. Li, X. L. Wei*, T. T. Xu, D. Pan, J. H. Zhao, Q. Chen*, “Remarkable and Crystal-Structure-Dependent Piezoelectric and Piezoresistive Effects of InAs Nanowires”, Adv. Mater., 27 (2015) 2852.