人工微结构和介观物理国家重点实验室（北京大学）

实验室于1991年经国家计划委员会拨款开始建设，1994年通过国家教育委员会组织验收通过并正式对外开放。

中文名称：人工微结构和介观物理国家重点实验室（北京大学）

类别：实验室

地点：北京

依托：北京大学

1、依托

人工微结构和介观物理国家重点实验室依托：北京大学。

2、领域

开展与纳米材料以及光电子学相联系的材料和材料物理方面的研究工作；研究与微结构制备有关的实验技术及物理问题；发展高空间分辨率探测技术（扫描隧道显微术，近场光学和原子力显微术）和高时间分辨率光学探测技术（飞秒和相关技术）；开展量子输运过程的实验和理论研究，包括氧化物高温超导电性问题的研究；推动上述这些方向与化学和生命科学的可能联系以及应用的可能性。

3、团队

实验室主任为龚旗煌教授，副主任为张酣教授和王福仁教授。实验室学术委员会主任为甘子钊院士，副主任为杨国桢院士和戴远东教授。实验室现有固定人员54人，流动人员12人，其中教授20名，副教授/高工21名。研究队伍拥有院士4人，长江特聘教授4人，国家杰出青年4人，教育部跨世纪和新世纪人7人。已建成老中青有机结合的研究队伍。形成了中科院院士等老一辈科学家仍在一线指导和发挥重要作用，长江学者、杰出青年基金和教育部跨（新）世纪人才等中青年学者已成为研究的中坚力量，青年副教授已迅速成长的良好局面。研究队伍团队协作和集体攻关能力不断加强。

4、方向

实验室努力建设有明显介观物理研究特色、光学与凝聚态紧密结合的研究基地，深入开展介观物理中的重大基础科学问题、应用前沿问题的研究；同时加强与交叉学科的联系，使人工微结构和介观物理的研究手段和观念在能源、生命科学等领域得到开拓发展和应用延伸。实验室研究以介观尺度下凝聚态物理和光学为主要研究内容，并开展与能源、材料、生命科学和化学等多学科的融合和交叉研究。围绕介观体系凝聚态物理与器件、介观光学与飞秒光物理，介观物理交叉与重大应用三个重要研究方向做出原创性成果。建设一个基础研究与应用研究相结合的一个既有利于学科发展、又便于为人才培养服务的综合研究基地。

纳米光子学与超快光谱

飞秒强场光物理与相干操控

介观光学结构、材料及器件

纳米半导体与光电子物理

低维纳米结构与物理

宽禁带半导体

介观物理交叉与重大应用

软凝聚态

纳米尺度高分辨检测

应用超导

5、成果

近年来，实验室团队建设取得突出进展，2005年和2007年分别入选了两个国家基金委创新研究群体；2006年，入选了一个教育部创新研究团队。目前，作为首席单位实验室承担了三个国家973及重大研究计划项目。近年来，实验室还获得国家自然科学奖二等奖4项、省部级奖励十多项。

1.表面与界面原子结构的LEED（低能电子衍射）及ELS（电子能量损失谱）

研究了诸如Si(001)2X1,Si(001)C(4X2),Pb/Si,Pb/Ge等表面与界面的原子结构，发展了新的实验方法，1997年获国家教委科技进步一等奖。

2.光纤光栅布拉格发射滤波器(FBR)及单频窄现宽FBR半导体激光器的研制

用侧面磨抛光法在单模通信光纤中形成折射率周期性调制的相位光栅，成功研制出窄带高反射的光纤光栅器件，达到国际水平，1996年获八五科技攻关重大成果奖。

3．GaN为基的蓝光发光二极管（LED）的研制与开发

以MOCVD技术为基础，在863支持下，在氮化物研究及相关高科技产品方面取得一系列重大成果。获国家发明专利2项。

4．有机及聚合物分子光学非线性研究

在国际上首先研究三维p电子共轭分子足球烯分子簇C60,C70系列三阶非线性光学性质，开创了新型光功能材料研究的新领域；开展聚合物光折变研究，论文被大量引用。1997年获北京市科技二等奖，2001年获高校科技二等奖。

5．超高真空(UHV)扫描电子显微镜(SEM)扫描隧道显微镜联合系统的研制

扫描隧道显微镜(STM)最大的优点是其原子分辨能力。但是，与此相联系的视野狭窄却又成了它的致命弱点。为充分发挥STM的威力，研制成功了超高真空(UHV)扫描电子显微镜(SEM)扫描隧道显微镜联合系统。在此系统中，STM的针尖可以在SEM的帮助下找到一个宏观样品上任意一个感兴趣的纳米结构，对它进行直至原子分辨的观察。

6.螺旋波失稳及缺陷混沌产生的实验研究

对螺旋波失稳及缺陷混沌产生机理的实验研究上取得了重要发现。先后在实验中发现了三类不同的螺旋波失稳机制：长波失稳，多普勒失稳及退偶失稳。此结果已引起了国际非线性物理界的广泛关注。尤其是多普勒失稳，它的产生机制很可能与心脏病中心颤致死现象有密切联系。下一个目标是在实验中对缺陷混沌进行控制。理论计算显示，5毫伏左右的电压就可以将心脏中的螺旋波引出心脏。这将对开发新的治疗心颤的方法提供理论与实验根据。

7．新型非线性光限幅材料研究

当材料的透过率随入射光增强而减小时，称之为非线性光学限幅效应，简称光限幅效应。它在人眼和探测器的激光防护及光通讯等领域有很好的应用前景。目前的研究热点主要集中于研制性能优良的新型光限幅材料。我们以YAG激光器为光源建立了纳秒非线性光限幅实验系统。先后对富勒烯衍生物、酞菁类化合物、过渡金属团簇、有机染料及有机金属化合物等多种非线性光限幅材料进行了系统的理论与实验研究。

8.飞秒光声光谱实验及应用研究

建立了世界上第一套结合了飞秒激光技术和光偏转精确测量方法的测厚系统。使用飞秒激光脉冲我们首次探测到了单晶锗薄片内超快的相干声子激发和传播过程。这种全新的精确测厚技术，克服了传统的单面反射测厚技术所不能够解决的问题。这种方法很简单，容易实施，测量是无接触式和无损伤的，测量的精度高于亚微米。

9.纳米材料制备研究

采用等离子体增强CVD方法，在不同衬底上制备成功大面积、高度取向的纳米碳管薄膜。这种纳米碳管薄膜具有制备简单、品质好（石墨化程度高）等优点，为进一步研究场发射图象显示技术奠定了良好的物质基础。

10．用电子束诱导沉积纳米碳研制光子晶体

光子晶体（PC）已成为新型光子器件和未来全光集成回路的物理基础。提出了一种独具特色的技术来克服深亚微米加工的难点，从而发展了一种制备光子晶体的新技术。在无需光刻胶和外加掩膜的条件下，通过"直写"和直接刻蚀，形成一维和二维亚微米周期性光子晶体结构，典型的大小约100-150纳米、周期约300-350纳米。利用这一技术，在可见光波段的半导体InGaAlPMQW上成功地研制出二维光子晶体的六重对称晶体和八重准晶等。