中心成员

刘楠

副研究员

010-82649135

Email：liunan@iphy.ac.cn

个人简介

刘楠，女，1989年生，中国科学院物理研究所海外人才引进，2022年回国加入应用物理中心。现任副研究员，中国物理学会应用物理前沿推介委员会委员（2022-2024）。

研究方向：

低温半导体器件
以低温放大器为代表的低温半导体器件作为微弱信号探测系统的核心部件具有广泛的应用场景，在雷达、遥感、卫星通信、深空探测、量子信息、生物医疗等众多领域都发挥着重要作用。低温环境下应用的低温放大器能够很大程度上降低器件的噪声水平，大幅度提高系统信号探测的灵敏度。此外，由于其器件沟道层的电子迁移率在低温环境能够显著提升，相比室温环境，低温放大器速度更快，带宽更大，并且可以拥有更低功耗。随着低温电子信息研究的兴起，以及空间电磁信息收集对探测性能的极致追求，低温放大器性能的提升将带来技术上的革新，有效提高各类电子信号探测系统的灵敏度，助力突破现有指标极限。
目前研究课题包括：（1）低温高电子迁移率晶体管研制、低温半导体放大器件研制；（2）W波段毫米波低温测试系统研制。

主要工作成果：

磁掺杂拓扑绝缘体中多源竞争磁有序的特性研究。在磁性掺杂三维拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜中发现存在具有符号相反的两种反常霍尔电导，分别源于系统体态和表面态中不同的磁有序，且在很宽的参数范围内竞争性共存。这种双分量霍尔效应在以前的磁性掺杂拓扑绝缘体或其他磁性材料中从未被观测到；该工作对磁性拓扑绝缘体多种磁有序竞争研究提供新思路，证实提取和分析反常霍尔电导是一种非常灵敏和方便的研究手段。
量子反常霍尔效应薄膜的制备和物理分歧的研究。利用分子束外延技术（MBE），制备出系列高质量Vx(Bi,Sb)2-xTe3 QAHE薄膜，向德国国家计量局（PTB）等合作单位提供样品，为其后续基于量子特性的自然基准和量子信息器件的研制提供了基础性支撑；同时也利用此系列薄膜对关于QAHE和轴子绝缘体的一些物理分歧进行了深入实验研究，并给出了新的解释。
高温量子反常霍尔效应候选材料的制备。理论认为，通过磁性/拓扑绝缘体异质结的磁近邻效应和磁性拓扑绝缘体的本征磁有序，可以使拓扑表面态打开一个干净的磁能隙，有望提高QAHE温度，降低应用难度。通过细致优化MBE生长参数，分别制备出系列高质量MnSe/(Bi,Sb)2Te3异质结以及本征磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4薄膜，为后续探索高温量子反常霍尔效应提供了坚实的研究基础。
α-MoO3突触晶体管的制备。利用微纳加工技术首次制备以二维α-MoO3 超薄单晶薄片作为沟道材料，离子液体及固体电解质作为栅极电介质的突触晶体管，发现了α-MoO3 沟道电导在极低能耗条件下具备多态可逆调控性质，并实现多种神经可塑性的模拟。

代表性论文

[1] Kajetan M. Fijalkowski, Nan Liu, Pankaj Mandal, Steffen Schreyeck, Karl Brunner, Charles Gould, Laurens W. Molenkamp, Macroscopic Quantum Tunneling of a Topological Ferromagnet. Adv. Sci. 10, 2303165 (2023)
[2] Nan Liu, Steffen Schreyeck, Kajetan M. Fijalkowski, Martin Kamp, Karl Brunner, Charles Gould, and Laurens W. Molenkamp, Antiferromagnetic order in MnBi2Te4 films grown on Si(111) by molecular beam epitaxy. J. Cryst. Growth 591, 126677 (2022)
[3] Kajetan M. Fijalkowski, Nan Liu, Pankaj Mandal, Steffen Schreyeck, Karl Brunner, Charles Gould, Laurens W. Molenkamp, Quantum anomalous Hall edge channels survive up to the Curie temperature. Nat. Commun. 12, 5599 (2021)
[4] Kajetan M. Fijalkowski, Nan Liu, Matthias Hartl, Martin Winnerlein, Pankaj Mandal, Andree Coschizza, Aisling Fothergill, Stefan Grauer, Steffen Schreyeck, Karl Brunner, Martin Greiter, Ronny Thomale, Charles Gould, and Laurens W. Molenkamp, Any axion insulator must be a bulk three-dimensional topological insulator. Phys. Rev. B 103, 235111 (2021)
[5] Nan Liu, Xuefan Niu, Yuxin Liu, Qinghua Zhang, Lin Gu, Jing Teng, and Yongqing Li, Anomalous Hall effect in a magnetically extended topological insulator heterostructure. Phys. Rev. Materials 4, 094204 (2020)
[6] Jing Teng, Nan Liu, and Yongqing Li, Mn-doped topological insulators: a review. J. Semicond. 40, 081507 (2019)
[7] Nan Liu, Jing Teng, and Yongqing Li, Two-component anomalous Hall effect in a magnetically doped topological insulator. Nat. Commun. 9, 1282 (2018)
[8] Chuansen Yang*, Dashan Shang*, Nan Liu*, Elliot J. Fuller, Sapan Agrawal, A. Alec Talin, Yongqing Li, Baogen Shen, and Young Sun, All-solid-state synaptic transistor with ultralow conductance for neuromorphic computing. Adv. Funct. Mater. 1804170 (2018) (*equal contribution authors)
[9] Chuansen Yang, Dashan Shang, Nan Liu, Shi Gang, Xi Shen, Richeng Yu, Yongqing Li, and Young Sun, A synaptic transistor based on quasi-2D molybdenum oxide. Adv. Mater. 29, 1700906 (2017)
[10] Jian Liao, Gang Shi, Nan Liu, and Yongqing Li, Electron localization in ultrathin films of three-dimensional topological insulators. Chin. Phys. B 25, 117201(2016)