陈小龙
中国科学院院士、中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员
陈小龙,男,1964年5月生于山东。现任中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员,获国家杰出青年科学基金(1999)和国家级“新世纪百千万人才工程”(2009),博士生导师。
人物履历
求学经历
1984年在山东工业大学材料系获学士学位。1988年在哈尔滨工业大学获工学硕士学位。1991年在中国科学院物理研究所获理学博士学位;
工作经历
1993年,中国科学院物理研究所,副研究员;
1995-1997年,德国海德堡大学、拜罗伊特大学洪堡学者、中国物理学会理事;
1997年至今,中国科学院物理研究所,研究员、博士生导师;
2001年,法国勒芒大学,高级访问学者;
2012-2022年,中国科学院物理研究所先进材料与结构分析实验室主任,功能晶体研究与应用中心主任、课题组长。
2025年11月,当选中国科学院院士(技术科学部)。
科研成就
研究方向
1. 宽禁带半导体晶体生长;
2. 新型高温超导体探索;
3. 先进功能材料设计。
研究课题
先后主持国家重大基础科学研究计划项目(973首席科学家)、科技部科技支撑计划项目、科技部863重点项目、国家基金委重大研究计划集成项目和北京市科委重点项目等。目前主持多项国家自然科学基金委、科技部和中国科学院项目。
技术成果
1. 气相法生长宽禁带半导体SiC晶体:
碳化硅晶体是新能源汽车、光伏、轨道交通和5G通讯等领域亟需的战略性半导体材料,是当前国际材料领域发展最快、国际竞争最激烈的方向之一。但其晶体构型多(200余种),易相变;生长温度高(2300℃),温场难控制,易产生缺陷;无法采用传统方法实现晶体扩径,生长大尺寸碳化硅晶体的难度极大。至上世纪末,只有美、日等国掌握2英寸晶体生长技术,并对中国实施全面技术封锁。。
在国外技术严密封锁的条件下,陈小龙带领团队自主创新,自1999年起,开展利用物理气相传输法生长SiC晶体的研究工作,发明了电场-磁场-热场高效耦合的单晶生长方法和装备,相继攻克了晶体生长和加工过程中的一系列难题,形成了从生长设备到生长工艺再到晶体加工等完整的知识产权链。2006年在国内最早开展成果转化,创立国内第一家SiC晶体产业化公司(北京天科合达半导体股份有限公司,以下简称天科),近三年(2022-2024)天科产品累计销售额超30亿元人民币,2023年已成为国内第一、全球第二大导电SiC衬底供应商。
获2020年中科院科技促进发展奖,2015年新疆生产建设兵团科技进步一等奖,2009年中国发明协会发明创业特等奖。
2. 采用液相法生长首个具有产业应用价值的3C-SiC晶体及低缺陷大尺寸p型SiC晶体:
3C-SiC具有更高的电子迁移率和更低的栅氧界面态缺陷密度等优点,是制备高性能、高可靠性MOSFET等功率器件的关键材料;p型SiC可以用来制备万伏千安的双极性器件,如IGBT、GTO等,可以被广泛应用到特高压电网输电和轨道交通等领域。陈小龙和团队提出界面能调控晶型理论,通过设计助溶剂成份,在国际上首次生长出具有实用价值的2-6英寸的3C-SiC晶体。3C-SiC/SiO2栅氧界面态密度降低1个数量级,是制备下游功率器件的理想材料。提出液相法SiC生长新机制,生长出零微管、低位错密度、低电阻率的2-8英寸的p型导电SiC晶体,关键技术指标处于国际领先水平。相关技术已于2020年在国内率先实现了产业化,孵化出我国第一家SiC液相法生长公司(晶格领域),获评潜在独角兽企业。
3. 新功能晶体与新物性发现:
陈小龙带领团队提出结构基元设计先进功能材料的学术思想,研制出200余种全新的光、电、磁化合物晶体,发现了若干具有重大科学研究价值的新晶体和新效应,形成了探索功能晶体新范式;精确测定了300多个化合物的晶体结构,被国际权威数据库ICDD-PDF收录作为材料、物理和化学等领域的标准参考数据。代表性成果如下:
(1)设计并制备金属插层铁硒基系列高温超导晶体,开辟了国际超导研究新方向,为提高我国超导研究的国际影响力做出了重要贡献。《物理学评论B》为纪念创刊50周年,从已发表的19万篇文章中挑选出56篇最具学术影响力的论文,“KxFe2Se2”超导体的发现是唯一来自中国大陆学者的工作。《自然-材料》在纪念超导发现百年的社论中重点引用并将其列为“本世纪超导研究代表性进展”;
(2)通过改变结构基元连接方式,首次在常压下发现硼氧四面体共棱连接的KZnB3O6晶体,且结构稳定至熔点,这一发现突破了晶体化学领域“鲍林规则”中共顶点连接的普遍规律;
(3)利用中子辐照调控硅碳四面体的配位,发现了硅碳双空位在SiC晶体中诱导室温铁磁性,开辟了非磁性掺杂诱导铁磁半导体的普适新方法;
(4)预测了具有类石墨烯能带结构的四方对称新二维碳材料(T-石墨烯),突破了六方对称性对狄拉克线性色散关系的约束,并实验证实了该材料的存在,对于理解狄拉克费米子的起源具有重要作用,引领了国内外100多个课题组的后续研究;
(5)在我国嫦娥五号带回的月壤样品中首次发现了富含结晶水和氨的矿物,对于深入理解月球起源和演化具有重要意义。
代表论文
1. Modeling and Suppressing Interfacial Instability in Growth of SiC from High-Temperature Solutions, Crystal Growth & Design,25(4), 1211-1216(2025).
2. Boson-peak-likeanomaly induced by dipole disordered states in (CH3NH3)4InCl7,Phys. Rev. Lett. 133(21), 216101(2024).
3. High, multiple, and nonvolatile polarizations in organic-inorganic hybrid [ (CH3)3(CH2CH2Cl)N]2InCl5•H2Ofor memcapacitor, J. Am. Chem. Soc. 146(1), 281-288 (2024).
4. Dynamic-to-static switch of hydrogen bonds induces a metal-insulator transition in an organic-inorganic superlattice, Nat. Chem.
5. Evidence of a hydrated mineral enriched in water and ammonium molecules in the Chang’e-5lunar sample, Nat. Astron. 8(9), 1127-1137(2024).
6. High-Quality and Wafer-Scale Cubic Silicon Carbide Single Crystals, Energy &Environmental Materials, 7(4), e12678(2024).
7. Two-dimensional Pb square nets from bulk (RO)nPb (R = Rare Earth Metals, n = 1,2), J.Am. Chem. Soc., 145(31), 17435-17442(2023).
8. High anisotropy in electrical and thermal conductivity through the design of aerogel-like superlattice (NaOH)0.5NbSe2, Nat. Commun.14(1), 6689(2023).
9. Superatomic-charge-density-wave in cluster-assembled Au6Te12Se8superconductor, J. Am. Chem. Soc, 144(45), 20915-20922(2022).
10. Topological Crystalline Insulator Candidate ErAsS with Hourglass Fermion and Magnetic-Tuned Topological Phase Transition, Adv. Mater., 34(31), 2110664(2022).
11. Competition of superconductivity and charge density wave in selective oxidized CsV3Sb5thin flakes, Phys. Rev. Lett. 127(23), 237001(2021).
12. MolecularOxygen-Induced Ferromagnetism and Half-Metallicity in α-BaNaO4: A First-Principles Study, J. Am. Chem. Soc. 142(11), 5234-5240(2020).
13. Intercalating Anions between Terminated Anion Layers: Unusual Ionic S−SeBonds and Hole-Doping Induced Superconductivity in S0.24(NH3)0.26Fe2Se2,J. Am. Chem. Soc , 141(35), 13849-13857(2019).
14. Awidebandgap semiconductor and beyond, Science, 360(6389), 51-54(2018).
15. Quasi-two-dimensionalsuperconductivity from dimerization of atomically ordered AuTe2Se4/3cubes, Nat. Commun., 8, 871 (2017).
16. Anderson localization of electrons in single crystals: LixFe7Se8, Sci. Adv. 2(2), e1501283 (2016).
17. BipolarCarrier Transfer Channels in Epitaxial Graphene/SiC Core-Shell Heterojunction for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution, Adv. Mater., 27(48),7986-7991(2015).
18. Identification of dominant scattering mechanism in epitaxial graphene on SiC, Appl. Phys.Lett., 104(18), 183102(2014).
19. Superconducting phases in potassium-intercalated ironselenides, J. Am. Chem. Soc 135(8),2951-2954(2013).
20. Structural and Electronic Properties of T Graphene: A Two-Dimensional Carbon Allotropewith Tetrarings, Phys. Rev. Lett. 108(22), 225505(2012).
21. Defect-Induced Magnetism in Neutron Irradiated 6-SiC Single Crystals, Phys. Rev. Lett. 106, 087205(2011).
22. Superconductivityin the iron selenide KxFe2Se2 (1≤x≤1.0), Phys. Rev. B.82(18),180520(2010). 入选“Physical Review B”创刊50周年里程碑论文。
荣誉奖励
荣誉表彰
成果奖励
教育教学
2015-2022年担任中国科学院大学《X射线晶体学》课程首席教师,该课程被评为中国科学院大学 “校级优秀课程” 。截止2025年,累计培养博士生70余名,硕士生1名,指导博士后6名。获中国科学院“朱李月华”优秀教师和中国科学院优秀研究生指导教师。
X射线晶体学
参考资料
陈小龙研究员.中国科学院物理研究所.
晶圆级立方碳化硅单晶生长取得突破.中国科学院物理研究所.
最新修订时间:2025-12-09 21:54
目录
概述
人物履历
参考资料