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光學名人
朱邦芬

朱邦芬(1948.1.5—— 凝聚態物理學家。江蘇宜興人。

2003年當選為中國科學院院士。

與黃坤先生一起確立了半導體超晶格光學聲子模式理論“黃—朱模型”,帶動了該領域的發展,在國際上有較大影響。先從事凝聚態物理理論研究,主要研究方向是受限小量子系統物理和半導體超快光學過程理論。

簡介

凝聚態物理學家。1948年生于上海市,原籍江蘇省宜興。1970年畢業于清華大學工程物理系,1981年獲清華大學固體物理碩士學位。現任清華大學教授,物理系主任。與黃昆先生提出的半導體超晶格光學聲子模型被國際上稱作“黃朱模型”,在多本國外專著及研究生教材中詳細介紹,帶動了該領域的發展;關于半導體量子阱中激子旋量態理論和半導體超晶格拉曼散射的微觀理論,在國際上有較大影響。現從事凝聚態物理理論研究,主要研究方向是受限小量子系統物理和半導體超快光學過程理論。

清華大學工程物理系本科畢業(1970年)

清華大學固體物理學碩士學位(1981年),

朱邦芬與黃昆先生一起確立了半導體超晶格光學聲子模式的理論,被國際學術界命名為“黃朱模型”。這一系統理論引起了國際上普遍重視,多個著名實驗室設計實驗來檢驗黃朱模型。黃朱模型被國際學術界廣泛接受,在多本國外專著及研究生教材中有整節介紹。朱邦芬在第二十屆國際半導體物理會議作的40分鐘邀請報告,是中國學者第一次在代表該領域最高學術水準的國際系列會議上作特邀報告。黃朱模型被廣泛用于研究低維半導體物理、材料與器件研究。

朱邦芬建立了量子阱中激子旋量態波理論。在激子四分量旋量態波函數的基礎上,他指出只有一個分量對激子光躍遷有貢獻,給出了量子阱中正確的激子光躍遷選擇定則,成功地將實驗中觀測到h12a峰指派為輕空穴激子2p態。以后,他又研究空間反演不對稱性的量子阱系統的激子旋量態理論,解釋GaAs量子阱較體材料幾個量級增強的Pockels效應的實驗。

朱邦芬和黃昆等一起建立了一個系統的量子阱中拉曼散射的微觀理論,解決了宏觀對稱性分析不能解釋的疑難問題,證明了在體材料中禁戒的弗洛里希散射在量子阱中允許的原因主要在于輕重空穴混合,并給出聲子對稱性、電聲子互作用機制與光散射偏振配置三者之間的關系。理論所預言的外電場下拉曼散射特點,宇稱禁戒激子態對喇曼散射可能的重要貢獻,均被實驗證實。

朱邦芬提出時間域介觀物理概念,與他的學生一起,提出半導體中動力學Fano共振原理,預言激子穩化現象。他還在低維結構的電子態,輸運性質等其他多個領域進行了開創性研究工作。他發表論文60余篇,著作2本,編書3本,論文被他人引用870余次。他曾榮獲國家自然科學獎二等獎、中科院自然科學獎一等獎各一項,中科院自然科學獎二等獎兩項,第八屆全國優秀科技圖書一等獎和香港求是科技基金會杰出青年學者獎。

生平

朱邦芬1948年1月出生于上海,1970年畢業于清華大學工程物理系,1981年獲清華大學固體物理學碩士學位,1981年3月至2000年1月先后任中國科學院半導體研究所助理研究員、副研究員、研究員,期間多次出訪,曾任美國UIUC等多所大學的客座教授。2000年1月任清華大學高等研究中心教授,2003年4月起被聘任清華大學物理系教授,系主任。2003年被選為中國科學院數理學部院士。現任中國物理學會凝聚態理論與統計物理專業委員會主任、“中國物理快報”副主編、“理論物理通訊”等刊物編委。 朱邦芬與黃昆先生一起確立了半導體超晶格光學聲子模式的理論,被國際學術界命名為“黃朱模型”。這一系統理論引起了國際上普遍重視,多個著名實驗室設計實驗來檢驗黃朱模型。黃朱模型被國際學術界廣泛接受,在多本國外專著及研究生教材中有整節介紹。朱邦芬在第二十屆國際半導體物理會議作的40分鐘邀請報告,是中國學者第一次在代表該領域最高學術水準的國際系列會議上作特邀報告。黃朱模型被廣泛用于研究低維半導體物理、材料與器件研究。

朱邦芬建立了量子阱中激子旋量態波理論。在激子四分量旋量態波函數的基礎上,他指出只有一個分量對激子光躍遷有貢獻,給出了量子阱中正確的激子光躍遷選擇定則,成功地將實驗中觀測到h12a峰指派為輕空穴激子2p態。以后,他又研究空間反演不對稱性的量子阱系統的激子旋量態理論,解釋GaAs量子阱較體材料幾個量級增強的Pockels效應的實驗。

朱邦芬和黃昆等一起建立了一個系統的量子阱中拉曼散射的微觀理論,解決了宏觀對稱性分析不能解釋的疑難問題,證明了在體材料中禁戒的弗洛里希散射在量子阱中允許的原因主要在于輕重空穴混合,并給出聲子對稱性、電聲子互作用機制與光散射偏振配置三者之間的關系。理論所預言的外電場下拉曼散射特點,宇稱禁戒激子態對喇曼散射可能的重要貢獻,均被實驗證實。

朱邦芬提出時間域介觀物理概念,與他的學生一起,提出半導體中動力學Fano共振原理,預言激子穩化現象。他還在低維結構的電子態,輸運性質等其他多個領域進行了開創性研究工作。他發表論文60余篇,著作2本,編書3本,論文被他人引用870余次。他曾榮獲國家自然科學獎二等獎、中科院自然科學獎一等獎各一項,中科院自然科學獎二等獎兩項,第八屆全國優秀科技圖書一等獎和香港求是科技基金會杰出青年學者獎。

工作經歷

中國科學院半導體研究所助理研究員(1981-1987),副研究員(1988-1989),研究員(1989-2000)

清華大學高等研究中心教授 (2000.1-2003.4) 客座教授(2003.4-)

清華大學物理系教授,系主任(2003.4-)

瑞典Linkoping大學訪問學者(1985.9-1986.2)

意大利國際理論物理中心Associate Member(1992-1999)

美國Urbana-Champaign伊利諾大學客座教授(1993.1-12)

美國San Diego加州大學客座教授(1994.1-4)

香港科技大學客座教授(1998.2-4)

美國伊利諾州立大學客座教授(1998.10-12)

美國猶他大學客座教授(2001.12-2002.3)

研究領域

從事凝聚態物理理論研究。

目前主要研究:

受限小量子系統物理

各種低維量子結構(包括量子點、納米團簇、納米管)的電子能帶結構

各種低維量子結構聲子模特性及電聲子相互作用的特性

各種低維量子結構的光學特性(含Raman散射),激子效應和器件應用

碳納米管物理

介觀系統輸運

半導體自旋電子學

半導體中超快過程的多體理論

半導體中動力學量子干涉及其可控性

量子點中的晶格弛豫及其動力學過程

半導體超晶格布洛赫震蕩

強THz激光下輻照半導體物理

非平衡載流子弛豫與輸運

相位相干、退相干與多體效應

獲獎

半導體納米結構物理性質的理論研究 國家自然科學獎 二等獎 2004 (夏建白李樹深常凱、朱邦芬)

半導體超晶格的電子態和聲子模理論 國家自然科學獎 二等獎 1993 (黃昆,朱邦芬,夏建白)

超晶格電子態理論 中國科學院自然科學獎 一等獎 1989 (夏建白,黃昆,朱邦芬,湯蕙)

半導體超晶格和量子阱中光學聲子模和弗洛里希作用勢 中國科學院自然科學獎 二等獎 1990 (黃昆,朱邦芬)

半導體超晶格量子阱拉曼散射微觀理論 中國科學院自然科學獎 二等獎 1995 (朱邦芬,黃昆,湯蕙)

香港求是科技基金會杰出青年學者獎(1995)。

夏建白,朱邦芬合著的“半導體超晶格物理”一書(上海科學技術出版社,1995年)獲第八屆國家科技圖書一等獎。

榮譽

2003年11月被選為中國科學院數理學部院士。

現任學術兼職

教育部物理學與天文學教學指導委員會副主任,物理類專業教學指導分委員會主任

教育部第五屆科技委學部委員

凝聚態物理國家實驗室、合肥微尺度物質科學國家實驗室理事會理事

中國物理學會凝聚態理論專業委員會顧問、光散射專業委員會委員

中國物理學會“胡剛復饒毓泰葉企孫王淦昌物理獎基金委員會"委員、"葉企孫物理獎評審委員會"秘書

清華大學、中國科學院理論物理所、中國科學院物理所學術委員會委員

中國科學院超晶格與微結構國家重點實驗室、中國科學院紅外物理國家重點實驗室、南京大學固體微結構物理國家重點實驗室學術委員會委員

中國科學院物理所納米物理與器件開放實驗室學術委員會副主任

"Chinese Physics Letters"副主編

"Solid State Communication","Communication on Theoretical Physics",“半導體學報”,“物理學報”,“Chinese Physics”,“Frontier of Physics in China”,“發光學報”,“光散射學報”編委

作品

主要論著

發表學術論文82篇,專著和編書8本,他人引用約1300次,在國內外學術會議作邀請報告約50多次。他與黃昆提出的半導體超晶格光學聲子模型被國際上稱作“黃朱模型”,被廣泛引用,在多本國外專著及研究生教材詳細介紹,帶動了該領域的發展。他關于量子阱激子旋量的理論和半導體超晶格拉曼散射的理論,在國際上有較大影響。他和合作者系統研究強THz場下半導體中光學過程,提出時間域介觀物理理論研究半導體中超快光學過程。他提出雙勢壘結構共振隧穿中二維與三維電子互相干涉的理論,和合作者關于量子點隧穿中Fano干涉,電聲子作用對于共振隧穿和近藤效應的影響,純自旋流探測等受到國際同行的重視。

主要論文

Phonon Physics

1 Bang-fen Zhu and K. A. Chao, "Phonon Modes and Raman Scattering in GaAs-GaAlAs", Phys. Rev. B 1987, 36, 4906-4914

2 Kun Huang and Bang-fen Zhu, "Long Wavelength Optic Vibrations in a Superlattice", Phys. Rev. B 1988, 38, 2183-2186

3 Bang-fen Zhu, "Optical Phonon Modes in Superlattices", Phys.Rev. B 1988, 38, 7694-7701

4 Kun Huang and Bang-fen Zhu, "Dielectric Continuum Model and Frohlich Interaction in Superlattices", Phys. Rev. B 1988, 38, 13377-13386

5 Bangfen Zhu, "Optical Phonon Modes and Frohlich Potential in 1D Quantum Well Wires", Phys. Rev. B 1991, 44, 1926-1929

6 Bang-fen Zhu, Kun Huang and Hui Tang, " Exciton Mediated Raman Scattering in Multiple Quantum Wells", Phys. Rev. B 1989, 40, 6299-6303

7 Kun Huang, Bang-fen Zhu and Hui Tang, "Microscopic Theory of Optical Phonon Raman Scattering in Quantum Well Systems", Phys. Rev. B, 1990, 41, 5825-5842.

8 Hui Tang, Bang-fen Zhu and Kun Huang, "Raman scattering in superlattice under an electric field", Phys. Rev. B 1990 42, 3082-3086.

9 S.L. Zhang, B.F. Zhu, F.M. Huang, Y. Yan, E.Y. Shang, S.S. Fan, W.G. Han, L. d. Zhang, G.W. Men, Effect of Disorders on Optical Phonon Raman Spectra in SiC Nanorods, Solid State Communication 1999, 111, 647-651

10 Jian-zhong Zhang, Bang-fen Zhu, Kun Huang, Comparison of Cooling rates of Hot Carriers in GaAs/AlAs based on Macroscopic and Microscopic Phonon models, Phys. Rev. B 1999 59, 13184-13195

11 Yong-qiang Cheng, Shu-yun Zhou and Bang-fen Zhu, Effect of isotope on Phonon spectra in single-wall carbon nanotubes, Phys. Rev. B 72, 035410 (2005)

B. Electronic Structures and Exciton States in Low-Dimensional Systems

1 Bang-fen Zhu and Kun Huang, "Effect of Valence-Band Hybridization on the Exciton Spectra in GaAs-GaAlAs Quantum Wells", Phys. Rev. B, 1987, 36, 8102-8108

2 Bang-fen Zhu, "Oscillator Strength and Optical Selection Rule of Excitons in Quantum Wells",

Phys. Rev. B 1988,37, 4689-4693

3 Bang-fen Zhu, "Exciton Spectra in GaAs/GaAlAs Quantum Wells in an Externally Applied Electric Field", Phys. Rev. B, 1988, 38, 13316-13122

4 Bang-fen Zhu and Y. C. Chang, "Inversion Asymmetry, Hole Mixing, and Enhanced Pockels Effect in Quantum Wells", Phys. Rev. B, 1994, 50 11932-11948

5 Rong Yu, Bang-fen Zhu and Qi-ming Wang,“In-plane optical anisotropy in asymmetric Si1-xGex/Si/Si1-yGey superlattices” J. Phys.: Condens. Matter 13, L559-L567 (2001)

6 Jun-Qiang Lu, Jian Wu, Wenhui Duan, Feng Liu, Bang-Fen Zhu, Bing-Lin Gu, Metal-to-semiconductor transition in squashed armchair carbon nanotubes, Phys. Rev. Lett. 90 (15) 156601 (2003)

7 Pu Yu, Jian Wu, and Bang-Fen Zhu,Enhanced quantum confined Pockels effect in SiGe superlattices,Phys. Rev. B 73,235328 (2006)

C. Quantum Transport and Tunneling

1 Kun Huang and Bang-fen Zhu, "Temperature Dependence of the Low-Field Mobility of Miniband Conduction in Superlattices", Phys. Rev. B, 1992 45, 14404-14407.

2 Bang-fen Zhu and Kun Huang, "Self-Consistent Treatment of 3D-2D and 2D-2D Resonant Tunneling in Double-Barrier Structures", Phys. Rev. B (1993) 48, 4575-4585.

3. Zuo-zi Chen,Rong Lv, Bang-fen Zhu, “Effects of electron-phonon interaction on non-equilibrium transport through single-molecule transistor”Phys. Rev. B 71, 165324 (2005)

4. Hai-zhou Lu,Rong Lv, Bang-fen Zhu, “Tunable Fano effect in parallel-coupled double quantum dot system”, Phys. Rev. B 71, 235320 (2005)

5 Zuo-zi Chen,Rong Lv, Bang-fen Zhu, “Phonon-assisted Kondo Effect in a Single-Molecule Transistor out of Equilibrium”, J PHYS-CONDENS MAT 18, 5435-5446 (2006)

6 Haizhou Lu, Rong Yv, and Bangfen Zhu, Fano effect through Parallel-coupled Double Coulomb Islands,J PHYS-CONDENS MAT 18, 8961–8972(2006)

D. Spintronics

1 Chao-xin Liu, Zhen-gang Zhu, and Bang-fen Zhu, Rashba Interaction as an External Yang-Mills Field Applied to One-Dimensional System, PHYSICA E 32, 391-394 (2006)

2 Jing, Wang,Bang-fen Zhu and Ren-bao Liu, Proposal for Direct Measurement of a Pure Spin Current by a Polarized Light Beam, Phys. Rev. Lett. 100 086603 (2008) (Erratum: Phys. Rev. Lett. 101, 069902 (2008)

3 Chao-Xing Liu, Bin Zhou, Shun-Qing Shen, and Bang-fen Zhu, Current-induced Spin Polarization in Two-Dimensional Hole Gas, Phys. Rev. B. 77 125345 (2008)

E. Quantum Dynamics and Strong THz field Effect

1 Ren-Bao Liu and Bang-fen Zhu, Degenerate four-wave-mixing signals from a both dc- and ac- driven semiconductor superlattice, Phys. Rev. B 1999, 59, 5759-5769

2 Ren-Bao Liu and Bang-fen Zhu, Bloch Oscillation under a Bichromatic Laser: Dynamical Delocalization and Localization, Persistent Terahertz Emission, and Harmonics Generation,

EuroPhys. Lett. 2000, 50, 526-532

3 Ren-Bao Liu and Bang-fen Zhu, Dynamic Fano Resonance of Quasienergy Excitons in Superlattices,

J. Phys.: Condens. Matter 12, L741-L747 (2000)

4 Ren-Bao Liu and Bang-fen Zhu, Adiabatic stabilization of excitons in an intense terahertz laser, Phys. Rev. B 66 0331106(2002)

5 Ren-Bao Liu and Bang-fen Zhu, Dynamical quantum interference and its controllability in semiconductors irradiated by an intense teraherts laser, Physica E 17 (1-4) 191-196 (2003)

6 Ren-bao Liu, Bang-fen Zhu,Nonlinear optics of semiconductors under an intense terahertz field,Phys Rev B68, 195206(2003)

7 Ren-Bao Liu and Bang-fen Zhu, Difference-frequency processes in biased superlattices for terahertz emission, Applied Physics Letter 84, 2730-2732(2004)

8 Renbao Liu, Bang-fen Zhu, High-order THz-sideband generation in semiconductors,AIP CONFERENCE PROCEEDINGS 893 1455-1456 (2007)

9 Jie-yun Yan, Ren-bao Liu, Bang-fen Zhu, Exciton absorption in semiconductor superlattices in a strong longitudinal THz field, New J. Phys. 11 083004 (2009)

編著書籍

1. J. B. Xia, Z. Z. Gan, G. G. Qin, R.Q. Han, G.Z. Yang, Z.T. Zhong, H.Z. Zheng, and B.F. Zhu(Ed), "Lattice Dynamics and Semiconductor Physics Festschrift for Professor K. Huang" World Scientific (Singapore) 1990.

2.夏建白、朱邦芬,半導體超晶格物理,上海科學技術出版社 1995.

3. X. Y. Li, Z.M. Qiu, D. H. Shen, H.Z. Zheng and B.F. Zhu(Ed), " Superlattice and Surface Physics", CCAST-WL Workshop Series: Vol.8, Beijing, 1991.

4.Bang-fen Zhu(Ed),“Selected papers of Kun Huang with Commentary”, World Scientific (Singapore) 2000.

5. Shu-lin Zhang, Bang-fen Zhu(Ed), Proceedings of the 17th International Conference on Raman Spectroscopy, John Wiley & Sons Ltd. (2000)

6. 朱邦芬,黃昆——聲子物理第一人,“國家最高科學技術獎獲獎人叢書”,上海科學技術出版社,2002

7. 朱邦芬,黃昆,“中國當代著名科學家”,貴州人民出版社,2004

8. 秦國剛,甘子釗,夏建白,朱邦芬,李樹深(編),“黃昆文集”,北京大學出版社 2004

9. 朱邦芬(編著), “清華物理80年”, 清華大學出版社 (北京), 2006

10. 朱邦芬 馮正和(主編), “紀念孟昭英教授百年誕辰”, 清華大學出版社 (北京),2006

物理學史、物理學家、物理教育 文章

朱邦芬. 半導體超晶格的電子態與聲子模理論. 《中國科學院院刊》,1997,12:287

朱邦芬. 中國科學先驅:黃昆. 《科學》,2000,52(3):37

朱邦芬,黃昆對物理學的貢獻,《發光學報》 24(1)1-7 (2003)

朱邦芬,慶祝王明貞先生百歲壽辰——兼談科學傳統的重要性,《物理》,34卷,12期,934-936頁(2005)

朱邦芬,一段值得深思的歷史,《物理》,35卷,5期,349-351頁(2006)

朱邦芬、王青,清華物理80年,《物理》,35卷,5期,352-358頁(2006)

朱邦芬,一本培養了幾代物理學家的經典著作——評《晶格動力學理論》,物理,35卷,9期,791-792頁(2006)

朱邦芬,一個真人,一個童心未泯的科學家,《物理與工程》,17卷,3期,1-3頁(2007)

朱邦芬 追憶黃昆先生的宗師風范,《名師風范——憶黃昆》,陳辰嘉、虞麗生主編,北京大學出版社,204-215頁(2008)

朱邦芬,拔尖創新人才的成長之道,《物理》,38卷,第5期,289-290頁(2009)

朱邦芬,讀1947年4月黃昆給楊振寧的一封信有感,《物理》,38卷,第8期,575-577頁(2009)

朱邦芬 王青,實踐葉企孫先生教育思想,《物理》,38卷,第9期,671-674頁(2009)

評價

朱邦芬院士數十年來潛心物理學研究,造詣精深,取得了多方面的成就,在國際上具有較大的影響。特別是他與黃昆院士一起確立的半導體超晶格光學聲子模式理論,被國際學術界命名為"黃朱模型"。這一系統理論引起國際上的高度關注,普遍重視,多個國際著名實驗室設計實驗來檢驗"黃朱模型",并被全世界廣泛接受,在許多國外專著及研究生教材中有整節介紹。朱邦芬院士曾在第二十屆國際半導體物理會議上作了40分鐘報告,這是中國學者第一次在代表該領域最高學術水準的國際系列會議上作特邀報告。"黃朱模型"被廣泛應用于低維半導體物理、材料與器件的研究。

朱邦芬院士還建立了量子阱中激子旋量態波理論。在激子四分量旋量態波函數的基礎上,他指出只有一個分量對激子光躍遷有貢獻,給出了量子阱中正確的激子光躍遷選擇定則,成功地將實驗中觀測到的h12a峰指派為輕空穴激子2P態。以后,他又研究空間的反演不對稱性的量子阱系統的激子旋量態理論,解釋GaAs量子阱較體材料幾個量級增強的Pockels效應的實驗。同時。他與黃昆院士等一起建立了一個系統的量子阱中拉曼散射的微觀理論,解決了宏觀對稱性分析不能解釋的疑難問題,證明了在體材料中禁戒的弗洛里希散射在量子阱中允許的原因主要在于輕重空穴混合,并給出聲子對稱性、電聲子互作用機制與光散射偏振配置三者之間的關系。理論所預言的外電場下拉曼散射特點,宇稱禁戒激子態對拉曼散射可能的重要貢獻,均被實驗證實。朱邦芬院士還提出了時間域介觀物理概念,與他的學生一起,提出半導體中動力學Fano共振原理,預言激子穩化現象,并在低維結構的電子態、輸運性質等其他多個領域進行了開創性的研究工作。


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