面向柔性电子领域对先进柔性功能材料基础研究和新结构形态器件开发的重大需求，结合实验与理论计算揭示自支撑铁电/磁电氧化物材料超弹、超柔物理机制，构筑新型柔性多功能微纳结构，探索力、电、磁等多物理场对自支撑功能氧化物的铁电、压电、挠曲电及磁电耦合等物理效应进行有效调控，从新材料、新机制、新器件等方面实现功能结构一体化创新性突破，推动新型柔性智能可穿戴器件的发展。
采用激光分子束外延技术制备铁电单晶氧化物薄膜，借助水溶牺牲层技术实现单晶薄膜的剥离和转移，利用空位迁移、物相结构转变、界面晶格耦合和多元素固溶引发的晶格对称性破缺、形变能垒降低等作用，揭示自支撑氧化物薄膜超弹、超柔特性的物理起源。
在自支撑功能氧化物异质结及超晶格薄膜中，利用弯曲、拉伸、扭转等技术手段，通过应力调控界面晶格耦合实现对薄膜材料的物性进行有效调控。
通过微纳加工技术构筑基于自支撑磁电氧化物薄膜的三维微纳结构，利用微纳结构对磁、力、电等外场的灵敏响应，开发新型柔性自供电力学、磁场传感器。
代表性论文
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. Nan, L. Chen, J. Li, M. Liu*,Super-elastic ferroelectric single-crystal membrane with continuous electric dipole rotation, Science, 2019,366: 475-479. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay7221
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. J. Pennycook; J. Li; J. Sun; Z.-G. Ye; Z. Jiang; Z. Zhou*; X. Ding*; T. Min*; M. Liu*; Periodic Wrinkle-Patterned Single-Crystalline Ferroelectric Oxide Membranes with Enhanced Piezoelectricity, Advanced Materials, 2020, 32: 2004477. https://doi.org/10.1002/adma.202004477
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.-G. Ye; Z. Jiang; Z. Zhou*; H. Huang*; Y. Peng*; M. Liu*; Self-Assembled Epitaxial Ferroelectric Oxide Nanospring with Super-Scalability, Advanced Materials, 2022, 34: 2108419. https://doi.org/10.1002/adma.202108419
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, 2022, 13: 1650. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29281-w
R. Peng; B. Zhang; G. Dong*; Y. Wang; G. Yang; J. Zhang; B. Peng; Y. Zhao; M. Liu*; Enhanced Piezoelectric Energy Harvester by Employing Freestanding Single Crystal BaTiO3 Films inPVDF-TrFE Based Composites, Advanced Functional Materials, 2024, 34: 2316519.https://doi.org/10.1002/adfm.202316519
L. Han;G. Dong; M. Liu*; Y. Nie*; Freestanding Perovskite Oxide Membranes: A New Playground for Novel Ferroic Properties and Applications, Advanced Functional Materials, 2024, 34: 2309543. https://doi.org/10.1002/adfm.202309543
T. Wang; X. Shi; R. Peng; G. Dong*; H. Liu; B. Chen; M. Guan; Y. Zhao; B. Peng; C. Zhou; S. Yang; W. Qu; Y. Zhang; Z. Zhou; X. Ding; H. Wu*; H. Huang*; M. Liu*; Giant energy storage of flexible composites by embedding superparaelectric single-crystal membranes, Nano Energy, 2023, 113: 108511. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108511
G. Yang; G. Dong*; B. Zhang; X. Xu; Y. Zhao; Z. Hu*; M. Liu; Twisted Integration of Complex Oxide Magnetoelectric Heterostructures via Water-Etching and Transfer Process, Nano-Micro Letters, 2024, 16(1): 19. https://doi.org/10.1007/s40820-023-01233-z
Y. Cheng; G. Dong*; Y. Li; G. Yang; B. Zhang; M. Guan; Z. Zhou; M. Liu*; Strain Modulation of Perpendicular Magnetic Anisotropy in Wrinkle-Patterned (Co/Pt)5/BaTiO3 Magnetoelectric Heterostructures, ACS Nano, 2022, 16: 11291-11299. https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04754
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, 2018,12:3751–3758. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b00962
本实验室所在的电子科学与工程学院汇聚了以刘明教授为学术带头人的科研队伍。学院面向国家新一代电子信息技术与集成电路领域的重大战略需求，在先进电子材料、自旋电子学及专用芯片方向开展系统性研究。团队长期围绕集成电路关键问题，聚焦磁存储器、磁传感器专用材料及芯片、可穿戴柔性电子器件及生物传感器件等领域，先后主持国家重点研发计划智能传感专项、国家自然科学基金委重点项目等国家级项目。
本实验室所依托的电子陶瓷与器件教育部重点实验室得到学校和电子学院的大力支持，具备从氧化物功能材料到器件级的制备与表征能力。平台拥有脉冲激光沉积、磁控溅射沉积与分子束外延等高质量薄膜沉积系统、亚微米级线宽光刻机等图形制造系统，以及低温高精探针台等半导体测试系统，设备范围涵盖材料制备与器件表征的关键环节。此外，团队研究工作中亦依托精密微纳制造技术全国重点实验室的公共测试资源与分析测试中心的支持。
本实验室所在团队为智能磁电材料与器件团队，主要研究方向包括磁传感及磁存储材料与芯片、磁电复合薄膜与多物理场耦合调控、柔性可穿戴氧化物单晶薄膜与器件、面向生物医学的电磁感应与激励技术等。团队处于国内先进水平，近五年承担完成国家重点研发计划智能传感专项、国家自然科学基金重点项目等多项科研任务。2025年，团队“磁电复合薄膜中多物理场界面耦合调控机制研究”项目荣获陕西省自然科学一等奖。团队近年来取得多项原创性成果，在《Science》发表自支撑铁电单晶氧化物薄膜超弹超柔性研究，西安交通大学为第一和唯一通讯作者单位；在《Advanced Materials》《Nature Communications》等高水平期刊发表多篇论文；在磁传感芯片方向突破TMR传感稳定性、灵敏度和线性范围协同提升的难题，并建立TMR芯片量产线。团队申请并授权多项国际国内发明专利。
