中科院金属研究所材料物理与化学导师介绍：杨腾

　　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,CeramicsInternational,EPJB,PhysicaB/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)
　　图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.Taoandetal.,JournalofAppliedPhysics,115(5)卷,p054305,2014/2/7,(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PRL，PRB等期刊在内的多次引用。
　　(A)(B)(C)(D)
　　图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.DTang,H.H.Guoandetal,AppliedPhysicsLetters,98卷,p202109,(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3（B）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)），热电势的值能保持在很高的水平，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。