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导师介绍

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材料物理与化学专业博士生导师杨腾

时间:2014-04-10 16:11 来源:中科院金属研究所研究生部 作者:admin 点击:

一、中文信息

1. 姓名  杨腾  

2.方向  材料物理与化学

3. 职务(或博导/硕导) 硕导

4. 联系方式  

办公电话: +86-24-23971136

传真:  +86-24-23891320

ORCID: 0000-0003-3773-7586

ResearcherID: C-1651-2013

Email  yangteng [at] imr.ac.cn  

5. 教育和工作经历

教育经历:

19959月至19997

南京大学物理学系

物理学学士学位

19999月至20026

南京大学物理学系

物理学硕士学位

20048月至20095

美国密歇根州立大学天文物理系

物理学博士学位

 

工作经历:

20098月至20128

中科院金属研究所,沈阳材料科学国家(联合)实验室

葛奖项目副研究员

20115月至7

美国密歇根州立大学天文物理系

访问学者

20106月至7

意大利ICTP萨拉姆理论物理国际中心

访问学者

20129月至今

中科院金属研究所,沈阳材料科学国家(联合)实验室

副研究员

 

6. 主要研究方向

磁性材料和能源转化材料的结构、电子结构和奇异物性的计算机模拟,及相应数值分析方法的开发、发展和应用。

 

7. 近期发表论文 (ResearcherID/google-scholar中查询引用情况)

1)        Peng Tao, Huaihong Guo, Teng Yang*, Zhidong Zhang, “Strain-induced magnetism in MoS2 monolayer with defects”, J. Appl. Phys., 115, 054305 (2014).

2)        Huaihong Guo, Teng Yang*, Peng Tao, Zhidong Zhang, “Theoretical study of thermoelectric properties of MoS2”, Chin. Phys. B, 23, 017201 (2014).

3)        Yanna Chen, Zhanjie Wang, Teng Yang, Zhidong Zhang, Crystallization kinetics of amorphous lead zirconate titanate thin films in a microwave magnetic field”, Acta Materialia, 71, 1 (2014)

4)        Huaihong Guo, Teng Yang*, Peng Tao, Yong Wang, Zhidong Zhang, “High pressure effect on structure, electronic structure, and thermoelectric properties of MoS2”, J. Appl. Phys., 113, 013709 (2013).

5)        Yingying Dai, Han Wang, Peng Tao, Teng Yang, Weijun Ren, Zhidong Zhang, “Skyrmion ground state and gyration of skyrmions in magnetic nanodisks without the Dzyaloshinsky-Moriya interaction”, Phys. Rev. B 88, 054403 (2013).

6)        Han Wang, Huaihong Guo, Yingying Dai, Dianyu Geng, Zheng Han, Da Li, Teng Yang*, Song Ma, Wei Liu, and Zhidong Zhang, “Optimal electromagnetic-wave absorption by enhanced dipole polarization in Ni/C nanocapsules”. Appl. Phys. Lett., 101, 083116 (2012).

7)        Jingjing Jiang, Han Wang, Huaihong Guo, Teng Yang, W. S. Tang, D. Li, S. Ma, D. Y. Geng, W. Liu, Z. D. Zhang, “Microwave absorption properties of Ni/(C, silicides) nanocapsules”, Nanoscale Res Lett., 7, 238 (2012).

8)        Guodong Tang, Huaihong Guo, Teng Yang*, Dewei Zhang, X.N. Xu, L. Y. Wang, Z. H. Wang, H. H. Wen, Z. D. Zhang, and Y. W. Du,“Anisotropic thermopower and magnetothermopower in a misfit-layered calcium cobaltite”, Appl. Phys. Lett., 98, 202109 (2011).

9)        Yuqin Zhang, Hui Meng, Xianwei Wang, X. Wang, H.H.Guo, Yinlian Zhu, Teng Yang, Zhidong Zhang, “Angular dependent magnetoresistance with twofold and fourfold symmetries in A-type antiferromagnetic Nd0.45Sr0.55MnO3 thin film”, Appl. Phys. Lett., 97, 172502 (2010).

10)    Hui Wang, Yanning Zhang, Teng Yang, ZD Zhang, LZ Sun, RQ Wu, “Ab initio studies of the effect of nanoclusters on magnetostriction of Fe1-xGax alloys”, Applied Physics Letters, 97, 262505 (2010).

11)    Guodong Tang, Teng Yang, X Xu, C Tang, L Qiu, Z Zhang, L Lv, Z Wang, Y Du, “Enhancement of the spin entropy in NaxCo2O4 by Ni doping”, Applied physics letters, 97, 032108 (2010).

12)    B Diaconescu, Teng Yang, S Berber, M Jazdzyk, GP Miller, D Tománek, Karsten Pohl, “Molecular self-assembly of functionalized fullerenes on a metal surface”, Physical Review Letters, 102, 056102 (2009).

13)    Teng Yang, S Berber, D Tománek, “Compositional ordering and quantum transport in Mo6S9-xIx nanowires: Ab initio calculations”, Physical Review B, 77, 165426 (2008).

14)    RK Raman, Y Murooka, CY Ruan, Teng Yang, S Berber, D Tománek, “Direct observation of optically induced transient structures in graphite using ultrafast electron crystallography”, Physical Review Letters, 101, 077401 (2008).

15)    Teng Yang, S Berber, JF Liu, GP Miller, D Tománek, “Self-assembly of long chain alkanes and their derivatives on graphite”, The Journal of Chemical Physics, 128, 124709 (2008).

16)    Igor Popov, Teng Yang, Savas Berber, Gotthard Seifert, David Tománek, “Unique structural and transport properties of molybdenum chalcohalide nanowires”, Physical Review Letters, 99, 085503 (2007).

17)    Teng Yang, Shinya Okano, Savas Berber, David Tománek, “Interplay between Structure and Magnetism in Mo12S9I9 Nanowires”, Physical Review Letters, 96, 125502 (2006).

 

8. 学术活动(近期国际国内会议报告及任职等)

l  Self-assembly of long chain alkanes and their derivatives on graphite, at the 2008 March Meeting of the American Physical Society in New Orleans, Louisiana, March 10 -14, 2008.

l  Improving carbon nanotubes with molybdenum chalcogenide nanowires, at 2008 PASI (Pan American Advanced Studies Institute) in Buzios, Brazil, March 30 - April 11, 2008

l  Thermally assisted self-trimming of graphene nanoribbon edges, at the 2009 APS March Meeting in Pittsburgh, Pennsylvania, March 16 - 20, 2009.

l  Self-assembly of nanostructures: from nanowires to complex polymer assemblies, Department Seminar, Jozef Stefan Institute, Ljubljana, 2010 (斯洛文尼亚首府卢布尔雅那 约瑟夫斯蒂凡研究院 seminar邀请报告)

l  Self-assembly of fullerene derivatives on top of metal surface, CNNEM 2010, 第三届国际计算纳米科学与新能源材料研讨会,山东泰安.

l  Molybdenum Chalcohalide Nanowires as a viable alternative to carbon nanotubes for applications, 第六届国际理论化学、分子模拟和生命科学研讨会, 广州,20111111-14.

l  Band structure and thermopower of anisotropic thermoelectric materials, CNNEM 2012, 第五届计算纳米科学与新能源国际研讨会,山东烟台, 20126.

l  Band structure and thermopower of anisotropic thermoelectric materials, ISCS2012, 第二届计算科学国际会议,上海,20128.

l  Anisotropic thermopower and magnetothermopower in a misfit-layered calcium cobaltite, at the 2012 APS March Meeting in Boston, Massachusetts, Feb. 27– Mar. 2, 2012

l  Spin-entropy origin and scaling behaviour of thermopower in LaBaCoO system, at the 2013 March Meeting of the American Physical Society in Baltimore, Maryland, March 18-22, 2013.

l  High pressure effect on structure, electronic structure and thermoelectric properties of MoS2, at the 2013 March Meeting of the American Physical Society in Baltimore, Maryland, March 18-22, 2013.

l  Skyrmion ground state and gyration of skyrmions in magnetic nanodisks without the Dzyaloshinsky-Moriya interaction (poster), at 45th IFF spring school, Juelich, Germany, March 10-21, 2014.

l  Strain-induced magnetism in MoS2 with atomic vacancy, CNNEM 2014, 第七届计算纳米科学与新能源国际研讨会,江苏南京, 20146.

 

9. 获奖情况

2009  中国科学院金属研究所葛庭燧奖研金

2012  中国科学院金属研究所引进优秀学者

 

10. 社会任职

国际物理期刊Phys. Rev. Lett./B, Carbon, Ceramics International, EPJB, Physica B/E, MPLB, JMMM等的审稿人

 

 

11. 科研成果举例(请配图介绍)

 

o  我们系统地研究了在过渡金属硫族化合物中产生磁性的可能性。一般情况下,这种单层材料不具有磁性,但我们发现,在带有单原子空位的单层MoS2晶体中(如图1(A)),拉应力能引发磁性(如图1(B))。如图1(C)所示,磁性是伴随着拉应力导致的半导体-金属转变(MIT)而出现的。电子态密度和电荷实空间的扩展分布(如图1(D,E))还表明:MIT能引起费米能附近的电子态失稳,从而引发斯通纳型的巡游磁性。考虑到MoS2成本低廉,此研究为开发新型、低成本、高效益的磁存储材料提供了一种可能性。另一方面,二维石墨烯中原子空位引起的磁性一直没有一个统一的看法,有人认为是来自局域磁矩,也有人认为是由于导电电子的巡游耦合,本研究从一个侧面支持了石墨烯中磁性的巡游性来源的观点。

(A) (B) (C) (D) (E)

1 (A) MoS2单层中含有原子位缺陷。(B)固定磁矩法计算发现应力能引发磁有序的出现。(C)应力关闭电子结构的能隙。(D)极化和非极化的计算比较发现,磁性来自Stoner失稳,具有巡游特性。(E)导电电子和贡献磁矩的电子的电荷分布分析也表明巡游特性(来自P. Tao and et al., Journal of Applied Physics, 115(5), p 054305, 2014/2/7, (2014)

 

o  我们研究了各向异性的过渡金属氧化物的热电转化和输运性质。实验测量发现,如图2(A),由范德瓦尔斯弱作用耦合而成的层状过渡金属钴氧化物材料具有不同寻常的热电势的各向异性。这种各向异性的现象被广泛报道,但其物理机制一直不是太明确。从基本的电子能带结构和费米面拓扑形状出发,我们进行了尝试理解,如图2(B),(C), 发现费米面也具有典型的各向异性的特点。将费米面投影在ab面和ac面内,如图2(D)所示,我们还发现,费米面的面积会随着温度产生变化,这种变化在不同的方向也具有各向异性的特点。文章得到了包括PRLPRB等期刊在内的多次引用。

(A) (B) (C) (D)

2 (A) 实验测量得到的Ca3Co4O9的各向异性的热电势和磁热电势。(B)通过第一性原理DFT计算得到的Ca3Co4O9的自旋向上和向下的电子能带结构。(C)DFT计算得到该材料的两种自旋取向的费米面的拓扑形状。(D)将费米面投影在ab面和ac面内,费米面的面积会随着温度产生变化。(来自G.D Tang, H.H. Guo and et al, Applied Physics Letters, 98, p 202109, (2011).

 

o  为了探索MoS2在能源(热电)转化方面的应用潜力,我们研究了过渡金属硫族化合物MoS2晶体中的范德瓦尔斯弱相互作用,以及静水压作用对这种弱相互作用的影响。从图3(A)中发现,使用vdW修正较之无修正的结果相比较,前者和实验结果吻合的很好!我们进一步研究了外加应力对弱相互作用的调节作用,发现应力能抑制范德瓦尔斯弱相互作用,并转化成共价键相互作用。在电子能带结构方面,如图3B)所示,应力能关闭原有的能隙,开通了输运导电通道,因此如图3(C)所示,应力对电输运具有积极的影响,但对于热输运影响不大。基于此,我们探索了应力对这种材料热电转化效率的改善。由于通过外加静水压能实现面外的半导体-金属的转变,能极大地改善导电能力,但同时由于反键态的存在(如图3(B)),热电势的值鼙3衷诤芨叩水平,因此,最终能有效提升面外的热电效率,如图3(D)所示,面外的无量纲品质因子zT值可达到0.6,不过面内的由于不具有类似的反键行为,不具有太理想的转化效率值。我们的研究为寻求新型热电能源转化材料和提升低成本热电材料的转化效率提供了新的方案和思路。

(A) (B) (C) (D)

3 (A) MoS2的结构和晶格参数随外应力的变化。(B) 电子能带结构随应力的变化。(C)面内外的电导率与温度和应力的函数。(D) 面内外的热电转化效率zT系数。(来自H.H. Guo and et al., J. Appl. Phys., 113, p 013709, (2013))

 

o  我们还研究了载流子掺杂提升过渡金属二硫化钼MoS2晶体的热电转化效率的可能性。既然改善其电导率是提升热电转化效率的关键,而提高MoS2的电导率的有效方法无外乎两种:电子/空穴掺杂和外加静水压。前面的研究结果表明,外加静水压能有效改善面外的转化效率,但对面内的效果不大。 我们发现,如图4(A)所示,载流子的掺杂能有效地提高面内的载流子的导电能力。在电声耦合的背景下,我们发现,电导率随温度增加而减小,材料展现出了良好的金属性。但是面内的导电能力比面外的高两个数量级。而作为评估热电转化效率的一个重要参数的功率因子的功率因子,来自热电势的平方和电导率的乘积,也能直接体现掺杂对热电输运的影响。从图4(B)可看出,载流子浓度和温度能优化功率因子。而zT系数中的晶格热导率也是评估转化效率的重要一环。从图4(C)可以看出,面内的晶格热导率和电子的贡献相当,但面外的晶格热导率占主导地位。因此,图4(D)的zT计算结果表明,掺杂能将面内的热电优质系数zT值优化至0.1左右,具有实用价值。

(A) (B) (C) (D)

4 (A) MoS2的电导率随载流子浓度和温度的变化。(B) 功率因子随载流子浓度和温度的变化。(C)面内外的电子和晶格的热导率与温度和载流子浓度的函数。(D) 面内外的热电转化效率zT系数。(来自H.H. Guo and et al., Chin. Phys. B, 23(1), p 017201, (2013)

 

o  文献中大量的理论结果表明,固体中斯格米子(skyrmion)的存在需要所谓的DM相互作用的存在并与自旋交换相互作用进行竞争。利用微磁学理论,从朗道-栗弗席兹-吉尔伯特动力学方程出发,我们模拟研究了Co/Ru/Co纳米磁盘中拓扑斯格米子自旋织构的形成的可能性及动力学特性。我们发现,在不存在DM相互作用的常规Co的纳米盘中,长程的磁偶极矩相互作用(退磁能)和层间静磁相互作用与交换互作用的竞争也能复制DM作用的效果,从而实现斯格米织构稳定的基态(如图5(A))。计算得到的相图(5(B))提示,斯格米子的存在尺寸范围很小。我们的动力学研究还发现,如图5(C)所示, 磁场驱动的斯格米子的运行轨迹具有多边形特点。而这种多边形可以通过双频外磁场的频率比进行调控。

(A) (B)

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                               (C)

 

5 (A) Co/Ru/Co纳米圆盘中出现非共线磁的Skyrmion自旋织构(B) 这种特殊的自旋织构对圆盘的尺寸要求很“苛刻,只在红色的小区域才能获取。(C) Skyrmion具有很奇异的动力学,会出现多边形的运动轨迹。(来自Y.Y. Dai and et al., Phys. Rev. B, 88, p 054403, (2013)

 

二、英文信息

1. Name  Teng Yang

2. Title   Associate professor

3. Contact Information

+86-24-23971136 (o)

+86-24-23891320 (fax)

ORCID: 0000-0003-3773-7586

ResearcherID: C-1651-2013

Email  yangteng [at] imr.ac.cn

4. Education and Work Experience

Education:

1995, 9 - 1999, 7

Nanjing University

Bachelor’s degree

1999, 9 - 2002, 6

Nanjing University

Master degree

2004, 8 - 2009, 5

Michigan State University, U.S.A.

Ph.D.

 

Work Experience:

2009, 8 – 2012, 8

Institute of Metal Research, Shenyang Materials Science National Laboratory

“T.S.Ke” Asso. Prof.

2011, 5-7

Michigan State University, U.S.A.

Visiting scholar

2010, 6-7

International Center for Theoretical Physics, Italy

Visiting scholar

2012, 9 till now

Institute of Metal Research, Shenyang Materials Science National Laboratory

Associate professor

 

 

5. Research Interests

My major research interest involves the first-principles study on structure, electronic structure, and novel physical properties in low-dimensional nanostructures, magnetic and energy-efficient thermoelectric materials, and the development of related numerical analysis methods.

 

6. Recent Publication

[check ResearcherID(C-1651-2013)/google-scholar for citation metrics]

1.        Peng Tao, Huaihong Guo, Teng Yang*, Zhidong Zhang, “Strain-induced magnetism in MoS2 monolayer with defects”, J. Appl. Phys., 115, 054305 (2014).

2.        Huaihong Guo, Teng Yang*, Peng Tao, Zhidong Zhang, “Theoretical study of thermoelectric properties of MoS2”, Chin. Phys. B, 23, 017201 (2014).

3.        Yanna Chen, Zhanjie Wang, Teng Yang, Zhidong Zhang, Crystallization kinetics of amorphous lead zirconate titanate thin films in a microwave magnetic field”, Acta Materialia, 71, 1 (2014)

4.        Huaihong Guo, Teng Yang*, Peng Tao, Yong Wang, Zhidong Zhang, “High pressure effect on structure, electronic structure, and thermoelectric properties of MoS2”, J. Appl. Phys., 113, 013709 (2013).

5.        Yingying Dai, Han Wang, Peng Tao, Teng Yang, Weijun Ren, Zhidong Zhang, “Skyrmion ground state and gyration of skyrmions in magnetic nanodisks without the Dzyaloshinsky-Moriya interaction”, Phys. Rev. B 88, 054403 (2013).

6.        Han Wang, Huaihong Guo, Yingying Dai, Dianyu Geng, Zheng Han, Da Li, Teng Yang*, Song Ma, Wei Liu, and Zhidong Zhang, “Optimal electromagnetic-wave absorption by enhanced dipole polarization in Ni/C nanocapsules”. Appl. Phys. Lett., 101, 083116 (2012).

7.        Jingjing Jiang, Han Wang, Huaihong Guo, Teng Yang, W. S. Tang, D. Li, S. Ma, D. Y. Geng, W. Liu, Z. D. Zhang, “Microwave absorption properties of Ni/(C, silicides) nanocapsules”, Nanoscale Res Lett., 7, 238 (2012).

8.        Guodong Tang, Huaihong Guo, Teng Yang*, Dewei Zhang, X.N. Xu, L. Y. Wang, Z. H. Wang, H. H. Wen, Z. D. Zhang, and Y. W. Du,“Anisotropic thermopower and magnetothermopower in a misfit-layered calcium cobaltite”, Appl. Phys. Lett., 98, 202109 (2011).

9.        Yuqin Zhang, Hui Meng, Xianwei Wang, X. Wang, H.H.Guo, Yinlian Zhu, Teng Yang, Zhidong Zhang, “Angular dependent magnetoresistance with twofold and fourfold symmetries in A-type antiferromagnetic Nd0.45Sr0.55MnO3 thin film”, Appl. Phys. Lett., 97, 172502 (2010).

10.    Hui Wang, Yanning Zhang, Teng Yang, ZD Zhang, LZ Sun, RQ Wu, “Ab initio studies of the effect of nanoclusters on magnetostriction of Fe1-xGax alloys”, Applied Physics Letters, 97, 262505 (2010).

11.    Guodong Tang, Teng Yang, X Xu, C Tang, L Qiu, Z Zhang, L Lv, Z Wang, Y Du, “Enhancement of the spin entropy in NaxCo2O4 by Ni doping”, Applied physics letters, 97, 032108 (2010).

12.    B Diaconescu, Teng Yang, S Berber, M Jazdzyk, GP Miller, D Tománek, Karsten Pohl, “Molecular self-assembly of functionalized fullerenes on a metal surface”, Physical Review Letters, 102, 056102 (2009).

13.    Teng Yang, S Berber, D Tománek, “Compositional ordering and quantum transport in Mo6S9-xIx nanowires: Ab initio calculations”, Physical Review B, 77, 165426 (2008).

14.    RK Raman, Y Murooka, CY Ruan, Teng Yang, S Berber, D Tománek, “Direct observation of optically induced transient structures in graphite using ultrafast electron crystallography”, Physical Review Letters, 101, 077401 (2008).

15.    Teng Yang, S Berber, JF Liu, GP Miller, D Tománek, “Self-assembly of long chain alkanes and their derivatives on graphite”, The Journal of Chemical Physics, 128, 124709 (2008).

16.    Igor Popov, Teng Yang, Savas Berber, Gotthard Seifert, David Tománek, “Unique structural and transport properties of molybdenum chalcohalide nanowires”, Physical Review Letters, 99, 085503 (2007).

17.    Teng Yang, Shinya Okano, Savas Berber, David Tománek, “Interplay between Structure and Magnetism in Mo12S9I9 Nanowires”, Physical Review Letters, 96, 125502 (2006).

 

7. Service to the International Journals

Referee of Phys. Rev. Lett./B, Carbon, Ceramics International, EPJB, Physica B/E, MPLB, JMMM journals