香港理工大学全奖博士项目（Prof. Songhua Cai）

一、学校招生要求

学术资格要求：

·博士项目申请需要具备硕士学位

·个别情况下，拥有优秀本科学位的学生也可以直接申请博士项目

·需要满足各专业具体的入学要求

英语水平要求：

·IELTS总分不低于6.5分（Academic Module）

·TOEFL iBT总分不低于80分

·所有英语考试成绩有效期为两年

·如果申请人此前获得学位的授课语言为英文，则可视为满足英语要求

申请时间安排：

·PolyU研究型研究生项目采用滚动录取制，全年有三个入学时间点

·建议通过Hong Kong PhD Fellowship Scheme (HKPFS)申请，通常在每年9月至12月开放申请

·HKPFS申请需要在12月1日前通过RGC系统提交初步申请，并在同日23:59前通过PolyU eAdmission系统提交完整申请

奖学金机会：

· Hong Kong PhD Fellowship Scheme：提供月度津贴和会议旅行补贴，为期最多三年

· PolyU Presidential PhD Fellowship Scheme：面向优秀博士申请人的入学奖学金

·大部分研究生在博士学习期间都能获得经济支持

二、教授研究方向

Prof. Cai在材料科学和纳米技术领域有着扎实的研究基础，主要研究方向可以归纳为以下几个核心领域：

先进扫描透射电子显微镜技术开发：

Prof. Cai在STEM技术的应用和发展方面有深入研究，特别擅长原子级分辨率的材料表征。从他的研究成果来看，在低剂量电子显微镜技术方面有重要贡献，专门用于观察对电子束敏感的COFs和MOFs材料的原子级结构。

原位TEM/STEM技术及应用：

在原位电子显微镜技术的开发和应用方面表现突出。他的团队成功观察到铁电电容器中畴壁的横向蠕变行为，通过精确控制电场实现了域壁移动速度的精确控制，达到了2.2 Å/s的超低速度，实现了原子分辨率的实时观察。

低维材料的原子级表征：

在二维材料和低维器件的结构表征方面有丰富经验。研究涵盖了二维过渡金属硫化物的非化学计量比特性对压电/铁电性能的影响，以及各种纳米材料的缺陷结构和性能关系。

钙钛矿太阳能电池材料研究：

在钙钛矿太阳能电池的晶粒内杂质分析和性能优化方面有重要发现。通过原位STEM技术揭示了晶粒内杂质纳米团簇在辐照刺激下可以转化回钙钛矿结构，从而改善电池性能。

纳米催化剂的原子级工程：

参与了单原子催化剂的空间工程研究，特别是Fe-Cu协同的纳米酶设计，用于仿生O2活化反应。

三、创新研究想法

基于Prof. Cai的研究专长，以下几个具体的创新研究方向值得深入探索：

基于人工智能辅助的原位电子显微镜自动化表征技术：

开发集成机器学习算法的原位STEM系统，实现对材料动态变化过程的智能识别和预测。具体来说，可以建立深度学习模型来自动识别和追踪畴壁运动、相变过程和缺陷演化，大幅提升原位实验的效率和精度。这种技术可以应用于铁电材料、相变材料和能源存储器件的实时监测。

多模态原位表征技术的集成开发：

结合原位STEM与其他表征技术（如原位XPS、原位拉曼光谱等）开发多模态同步表征平台。通过同时获取结构、化学和光学信息，可以更全面地理解材料在工作条件下的行为。这种技术特别适用于研究钙钛矿太阳能电池在光照和电场作用下的降解机制。

基于原子级缺陷工程的二维材料功能调控：

利用精确的原子级表征技术，系统研究二维材料中点缺陷、线缺陷和面缺陷对电子、光学和机械性能的影响规律。开发可控的缺陷引入和调控方法，实现二维材料性能的按需定制。重点关注缺陷工程在二维铁电材料、压电材料和光电器件中的应用。

原位液相电子显微镜技术在电化学能源器件中的应用：

开发适用于液相环境的原位STEM技术，实时观察电池电极材料在充放电过程中的结构演化。重点研究锂离子电池、钠离子电池和固态电池中电极材料的相变、体积变化和界面反应机制，为下一代高性能电池的设计提供原子级的指导。

面向量子器件的原子级精密制造技术：

结合电子束诱导沉积/刻蚀和原位STEM表征，开发原子级精度的量子器件制造技术。特别关注单原子缺陷作为量子发光中心的可控制备，以及量子点、量子线等低维量子结构的精密加工和性能调控。