刘明 教授
​​​​国家人才奖励计划特聘教授
国家青年特聘专家
精密微纳制造技术全国重点实验室
副主任
陕西省“百人计划”
西安交通大学研究生院副院长
省政协委员
 研究方向:
​​    围绕先进电子材料与器件及集成电路专用
芯片等领域关键科学技术问题,长期开展下列
研究:

  1. 自旋信息存储材料与集成电路;
      2. 电量传感芯片与信号调理电路;
      3. 功能氧化物柔性电子材料与器件;
      4. 磁性与半导体材料及器件;

 教育经历:
     2010  美国东北大学 电子工程 博士
               Northeastern Univ.(USA)  E.E. Ph.D
     2004  中科院大连化物所 物理化学 硕士 
     1999  内蒙古大学 数理基地班 本科

 工作经历:
     2016~现在  西安交通大学研究生院副院长
     2013~现在  西安交通大学
                     电子科学与工程学院,腾飞特聘教授
     2011~2012  美国阿贡国家实验室,研究员
                          ANL , Director's Postdoctoral Fellow
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     联系方式:
     刘明  教授
     西安交通大学电子科学与工程学院
     西安咸宁西路28号,西安交通大学
      mingliu@xjtu.edu.cn
      http://gr.xjtu.edu.cn/web/mingliu/liu-s-group

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个人简介

  刘明,省级无党派人士,陕西省政协委员,国家级领军特聘教授、陕西省百人,陕西省科技创新团队带头人。电子陶瓷与器件教育部重点实验室副主任,陕西省自旋量子传感芯片工程中心主任,西安交通大学研究生院副院长,陕西省党外知识分子联谊会常务理事。
  围绕集成电路领域关键卡脖子问题,长期开展磁存储器、磁传感器专用材料及芯片研究、可穿戴柔性电子器件及生物传感器件研究等。先后主持国家重点研发计划智能传感专项1项、自然基金委重点项目2项、重大研究计划预研项目等国家级项目10余项。与国家电网智研院、江苏省网、智芯公司等龙头企业密切合作,承担横向技术课题20余项,共建校企联合研究院2项。以第一/通讯作者在Science等国际知名期刊发表论文 140 余篇,被引用 8000 余次,一作文章入选Adv. Funct. Mater.十年10篇优秀论文,发表在Science上的柔性铁电薄膜的工作引起广泛关注,并被《中国科学》头版报道;应Wiley出版社邀请,主持编写英文专著一部;申请/授权专利 70余项;连续三年入选科睿唯安高被引学者,荣获高等教育(研究生)国家级教学成果奖二等奖,2022年陕西省高校科学技术奖特等奖,机械工业学会科技进步一等奖。
  担任Physics Letter A等5个SCI期刊编委,担任陕西省专业学位教指委委员,担任自然基金委、教育部和科技部会议评审专家;中国宇航学会空间电子专业委员会副主任委员、中国电子学会空间电子分会常务委员,中国电机工程学会电磁检测技术及装备专委会委员、机械工程学会微纳制造分会常务理事、中国电机工程学会智能感知专委会委员等。担任国网标准工作成员,担任2021,2020,2018年 IEEE 国际磁学会议组委会成员、分会召集人及分会主席;第58,59,61届国际磁学与磁性材料会议分会召集人及分会主席。
创建了“智能磁电材料与器件创新”研究团队。现有教师16人,包括教授4人,副教授6人,助理教授6人。包括国家领军特聘教授1人,国家青年人才3人,国家万人计划青拔1人。团队现有研究生80余名,优秀生源率达90%。

研究领域与方向

  智能磁电材料与器件创新团队秉持干顶天立地事,做不忘初心人的奋斗理念,在基础科学研究方面勇攀高峰,在服务国家战略需求方面,解决关键卡脖子问题,实现产业转化。团队主要在先进电子材料与器件及集成电路专用芯片等领域开展研究,研究方向包括自旋信息存储材料与集成电路、电量传感芯片与信号调理电路、功能氧化物柔性电子材料与器件、磁性与半导体材料及器件等领域。
1.磁传感及磁存储材料、芯片及集成电路
      能源低碳转型战略下,电力物联网、新能源车和储能等新兴产业亟待开发具有自主知识产权的电量传感芯片,以实现电气量的稳定可靠测量及设备运行状态的精准在线监测等。本团队长期致力于各类电气量(磁场/电流/电场/电压)传感芯片的敏感机理、材料体系、结构设计、多物理场仿真、微纳制造、封装测试与信号调理电路等研究,基于磁阻效应(MR)和磁电耦合效应(ME)等多种物理机制,开发出具有高灵敏度、宽量程、抗干扰的MEMS磁场/电场传感芯片,提出磁电薄膜耦合强化理论和微谐振结构优化设计方法,解决了小体积敏感元件多物理场耦合及增强难题,与国家电网、南方电网等合作企业展开联合攻关,研制出适应电力复杂工况的高性能、非侵入式交直流电流/电压传感器信号调理电路及模组,实现了传感器灵敏度和线性度的提升,部分传感器在电网系统实现试点应用。发表IEEE Trans Industr. Elect.等论文50余篇,指导学生获“互联网+”大学生创新创业大赛省赛金奖、中国研究生电子设计竞赛西北赛区二等奖等竞赛奖励。
  本团队与国网智能电网研究院、北京智芯微电子等国内传感器优势企业开展了密切的产学研合作,承担了国家重点研发计划“智能传感器”重点专项 “高灵敏MEMS磁敏感元件及传感器”项目课题、国家自然科学基金重点项目“基于磁电薄膜耦合谐振的微纳磁场传感器研究”、国家自然科学基金面上项目“基于微悬臂梁的磁电薄膜传感器设计与噪声抑制研究”等10余项科研项目,授权发明专利10余项。
  自旋信息存储材料与器件利用电子自旋特性实现信息处理和存储,具有速度快、非易失、无限读写等优点,可以突破存储与处理器分离的冯·诺依曼计算架构,实现低能耗、高并行度的信息存储和处理,在量子计算等领域也具有广阔的应用前景。团队以磁电耦合材料为基础,研发了新一代利用电场、自然光场调控自旋属性的下一代信息存储材料,致力于解决现有磁场和电流驱动的自旋信息存储器件中高功耗、体积大和响应慢的问题。研究方向发表高水平文章Nat. Commun.2篇)、Adv. Mater.5篇)、Adv. Funct. Mater.3篇)、Adv. Sci.1篇)、ACS Nano4篇)等,并与国内芯片存储的龙头企业如兆易创新、福建晋华等展开合作攻关,承担了国家重点研发计划等重大科研项目。
2.磁性半导体材料及器件

  围绕新一代多功能纳米陶瓷粉体和磁性材料及器件的设计、制备、应用等,团队展开联合攻关,研制出新一代微波铁氧体材料、高性能功率软磁材料、高导热高强度氮化物陶瓷基板。团队突破了离子占位调控、尖晶石-钙钛矿磁电双相复合配方、表面改性技术等,生产出具有低损耗、高介电、高功率、高热导率和高抗弯强度的系列化微波基板产品、系列化功率软磁产品以及AlN陶瓷基板产品,从而打破国外对高端陶瓷及其粉料的技术垄断。该领域承担了国家自然科学基金等课题项目12项,发表SCI论文30余篇,申请/授权专利10余项。且与重点企业以及研究所建立了长期合作(联合成立“上海琥崧-西安交大纳米功能陶瓷研究院”),有力推动我国电源技术等领域跨越式发展。
3.柔性可穿戴磁电氧化物薄膜与器件
      柔性电子具有低能耗、轻薄、易携带、以及良好的生物相容性等特性,是智能装备、智能产品及物联网技术的基础支撑。本团队首次研发了超弹超柔的自支撑铁电薄膜,突破了传统功能氧化物易碎、难以柔性化的性能局限,让功能氧化物进军柔性电子成为可能。相关成果以第一作者单位和通讯作者单位发表在ScienceSci. Adv.Adv. Mater. (2篇)Adv. Funct. Mater. (2篇)等高水平学术期刊。Science》杂志的高级编辑Brent Grocholski博士为该成果撰写了评述,此外相关成果得到了《中国科学报》头版报道
4.面向生物医学的电磁感应与激励 
  团队研发了柔性可穿戴/植入的磁传感与磁激励器件及纳米颗粒图案实时成像系统,实现了生命活动自源电磁场以及外加电磁场对生物体作用规律的实时检测。制造了良好的生物相容性和类人体力学特性的磁传感器,实现人体健康检测。研究成果为临床上对疾病的早期诊断干预提供了新的方案。成果已在Nat.Commun, Adv.Mater, Adv.Funct.Mater, ACS Nano等期刊发表论文10余篇,相关成果被国外媒体多次报道。

         

代表性文章


Books
1. Ming Liu and Ziyao Zhou, Integrated Multiferroic Heterostructures and Applications,Wiley‐VCH Verlag GmbH &Co.KGaA, ISBN:9783527341771(2019) https://doi.org/10.1002/9783527803675


Selected publications
1. G. Dong, Y. Hu, C. Guo, H. Wu, H. Liu, R. Peng, D. Xian, Q. Mao, Y. Dong, Y. Zhao, B. Peng, Z. Wang, Z. Hu, J. Zhang, X. Wang, J. Hong, Z. Luo, W. Ren, Z. Ye, Z. Jiang, Z. Zhou*, H. Huang*, Y. Peng*, M. Liu*“Self-Assembled Epitaxial Ferroelectric Oxide Nanospring with Super-Scalability”, Advanced Materials, 2108419. (2022)  https://doi.org/10.1002/adma.202108419
 

2. Q. Lu, P. Li, Z. Guo*, G. Dong*, B. Peng, X. Zha, T. Min, Z. Zhou, M. Liu*“Giant tunable spin Hall angle in sputtered Bi2Se3 controlled by an electric field”, Nature Communications, 1650. (2022) https://doi.org/10.1038/s41467-022-29281-w


3. T. Wang, R. Peng, W. Peng, G. Dong, C. Zhou, S. Yang, Z. Zhou, M. Liu*“2-2 Type PVDF-Based Composites Interlayered by Epitaxial (111)-Oriented BTO Films for High Energy Storage Density”, Advanced Functional Materials, 2108496. (2022) https://doi.org/ 10.1002/adfm.202108496

4. C. Li, Y. Li, Y. Zhao,* Y. Du, M. Zhao, W. Peng, Y. Wu, M. Liu, and Z. Zhou.* "Sunlight Control of Ferromagnetic Damping in Photovoltaic/Ferromagnetic Heterostructures.", Advanced Functional Materials, 2111652. (2022) https://doi.org/10.1002/adfm.202111652.
 

5. Y. Cheng, G. Dong,* Y. Li, G. Yang, B. Zhang, M. Guan, Z. Zhou, and M. Liu.* "Strain Modulation of Perpendicular Magnetic Anisotropy in Wrinkle-Patterned (Co/Pt)(5)/BaTiO3 Magnetoelectric Heterostructures." ACS Nano 16(7), 11291-99. (2022) https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04754.

6. Y. Li, X. Zha, Y. Zhao, Q. Lu, B. Li, C. Li, Z. Zhou, and M. Liu.* "Enhancing the Spin-Orbit Torque Efficiency by the Insertion of a Sub-Nanometer Beta-W Layer." ACS Nano 16(8), 11852-61. (2022) https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00093.
 

7. Y. Zhao, R. Peng, Y. Guo, Z. Liu, Y. Dong, S. Zhao, Y. Li, G. Dong, Y. Hu, J. Zhang, Y. Peng, T. Yang, B. Tian, Y. Zhao, Z. Zhou, Z. Jiang, Z. Luo*, M. Liu*“Ultraflexible and Malleable Fe/BaTiO3 Multiferroic Heterostructures for Functional Devices”, Advanced Functional Materials, 2009376. (2021) https://doi.org/10.1002/adfm.202009376

8. G. Dong, S. Li, T. Li, H. Wu, T. Nan, X. Wang, H. Liu, Y. Cheng, Y. Zhou, W. Qu, Y. Zhao, B. Peng, Z. Wang, Z. Hu, Z. Luo, W. Ren, S. Pennycook, J. Li, J. Sun, Z. Ye, Z. Jiang, Z. Zhou*, X. Ding*, T. Min*, M. Liu*, “Periodic Wrinkle-Patterned Single-Crystalline Ferroelectric Oxide Membranes with Enhanced Piezoelectricity”, Advanced Materials, 200447. (2020)     https://doi.org/10.1002/adma.202004477
 

9. B. Peng, R. Peng, Y. Zhang, G. Dong, Z. Zhou*, Y. Zhang, T. Li*, Z. Liu, Z. Luo, S. Wang, Y. Xia, R. Qiu, X. Cheng, F. Xue, Z. Hu, W. Ren, Z. Ye, L. Chen, Z. Shan, T. Min, M. Liu*, “Phase transition enhanced superior elasticity in freestanding single-crystalline multiferroic BiFeO3 membranes”, Science Advances, 6, (34). (2020)  https://doi.org/10.1126/sciadv.aba5847


10. Z. Wang*, W. Tao, W. Su, C. Hu, Y. Cheng, Z. Hu, J. Wu, Z. Zhou, M. Liu*, “Magnetic sensor based on giant magneto-impedance in commercial inductors”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, PP(99):1-1. (2020) https://doi.org/10.1109/TIE.2020.3007097

11. J. Wu, Z. Hu*, X. Gao, M. Cheng, X. Zhao, W. Su, Z. Wang, Z. Zhou, S. Dong, M. Liu*, “A magnetoelectric compass for in-plane AC magnetic field detection”, IEEE Transactions on Industrial Electronics. (2020)  https://doi.org/10.1109/TIE.2020.2978711

12. G. Dong, S. Li, M. Yao, Z. Zhou*, Y. Zhang, X. Han, Z. Luo, J. Yao, B. Peng, Z. Hu, H. Huang, T. Jia, J. Li, W. Ren, Z. Ye, X. Ding*, J. Sun, C-W Nan, L-Q Chen, J. Li, M. Liu*, “Super-elastic ferroelectric single-crystal membrane with continuous electric dipole rotation”, Science, 366, 475-479. (2019) https://doi.org/10.1126/science.aay7221

13. M. Guan, L. Wang, S. Zhao, B. Peng*, W. Su, Z. He, G. Dong, T. Min, J. Ma, Z. Hu, W. Ren, Z. Ye, C. Nan, Z. Zhou*, M. Liu*, “Ionic Modulation of Interfacial Magnetism in Light Metal/Ferromagnetic Insulator Layered Nanostructures”, Advanced Functional Materials, 29(1). (2019) https://doi.org/10.1002/adfm.201805592

14. M. Guan, L. Wang, S. Zhao, Z. Zhou*, G. Dong, W. Su, T. Min, J. Ma, Z. Hu, W. Ren, Z. Ye, C. Nan, M. Liu*, “Ionic Modulation of the Interfacial Magnetism in a Bilayer System Comprising a Heavy Metal and a Magnetic Insulator for Voltage-Tunable Spintronic Devices”, Advanced Materials, 30(40). (2018) https://doi.org/10.1002/adma.201802902 

15. Q. Yang, Z. Zhou*, L. Wang, H. Zhang, Y. Cheng, Z. Hu, B. Peng, M. Liu*, “Ionic Gel Modulation of RKKY Interactions in Synthetic Anti-Ferromagnetic Nanostructures for Low Power Wearable Spintronic Devices”, Advanced Materials, 30(22). (2018) https://doi.org/10.1002/adma.201800449 

16. X. Wang, Q. Yang, L. Wang, Z. Zhou*, T. Min, M. Liu*, N. Sun*, “E-field Control of the RKKY Interaction in FeCoB/Ru/FeCoB/PMN-PT (011) Multiferroic Heterostructures”, Advanced Materials, 30(39). (2018) https://doi.org/10.1002/adma.201803612

17. S. Zhao, L. Wang, Z. Zhou*, C. Li, G. Dong, L. Zhang, B. Peng, T. Min, Z. Hu, J. Ma, W. Ren, Z. Ye, W. Chen, P. Yu, C. Nan, M. Liu*, “Ionic Liquid Gating Control of Spin Reorientation Transition and Switching of Perpendicular Magnetic Anisotropy”, Advanced Materials, 30(30). (2018) https://doi.org/10.1002/adma.201801639 
 

18. G. Dong, Z. Zhou*, M. Guan, X. Xue, M. Chen, J. Ma, Z. Hu, W. Ren, Z. Ye, C. Nan, M. Liu*, “Thermal Driven Giant Spin Dynamics at Three-Dimensional Heteroepitaxial Interface in Ni0.5Zn0.5Fe2O4/BaTiO3-Pillar Nanocomposites”, ACS Nano, 12(4), 3751-3758. (2018) https://doi.org/10.1021/acsnano.8b00962


19. S. Zhao, Z. Zhou*, C. Li, B. Peng, Z. Hu, M. Liu*, “Low-Voltage Control of (Co/Pt)(X) Perpendicular Magnetic Anisotropy Heterostructure for Flexible Spintronics”, ACS Nano, 12(7), 7167-7173. (2018) https://doi.org/10.1021/acsnano.8b03097
 

20. Q. Yang, L. Wang, Z. Zhou*, L. Wang, Y. Zhang, S. Zhao, G. Dong, Y. Cheng, T. Min, Z. Hu, W. Chen, K. Xia, M. Liu*, “Ionic liquid gating control of RKKY interaction in FeCoB/Ru/FeCoB and (Pt/Co)2/Ru/(Co/Pt)2 multilayers”, Nature Communications, 9. (2018) https://doi.org/10.1038/s41467-018-03356-z


21. S. Zhao, Z. Zhou*, B. Peng, M. Zhu, M. Feng, Q. Yang, Y. Yan, W. Ren, Z-G Ye, Y. Liu, M. Liu*, “Quantitative Determination on Ionic Liquid Gating Control of Interfacial Magnetism” Advanced Materials, 29, 1606478 (2017) https://doi.org/10.1002/adma.201606478

22. M. Zhu, Z. Zhou*, B. Peng, S. Zhao, Y. Zhang, G. Niu, W. Ren*, Z-G Ye, Y. Liu, M. Liu*, “Modulation of spin dynamics via voltage control of spin-lattice coupling in multiferroics”, Advanced Functional Materials, 27, 1605598 (2017) https://doi.org/10.1002/adfm.201605598