香港科技大学全奖博士项目（Jiannong Wang教授）

一、导师简介

香港科技大学物理系系主任、讲席教授Jiannong Wang，同时获吴健雄科学教授衔。1990年，布里斯托大学授予其物理学博士学位。

教授的研究覆盖凝聚态物理、材料物理、半导体量子结构、半导体自旋电子学及纳米结构材料五大方向。2023至2025年间，13项研究计划由其主导或参与，其中6项担任首席研究员。资助机构涵盖香港研究资助局（RGC）多个基金类别，以及国家自然科学基金委员会（NSFC）与RGC的联合项目。如此多元的经费结构，说明其工作既符合香港本地战略需求，亦纳入内地科研体系的布局。

二、近期文章和项目解析

（一）二维材料与扭转电子学

Advanced Functional Materials 2024年刊载的一维Te/二维MoSe₂混合维度异质结构研究，采用分子束外延技术实现维度失配材料间的界面构筑，制得高效自驱动光电探测器。此项研究归属"利用范德瓦尔斯异质结构磁输运探测二维磁性材料"项目（RGC普通研究基金，2024-2025），旨在揭示二维磁性材料的电子结构。

混合维度设计突破了晶格匹配的桎梏。一维材料赋予定向电荷传输路径，二维材料提供宽谱吸收能力。该思路在光伏与光探测领域具实际价值，"自驱动"特性意味着无需偏压即可运行，利于低功耗集成。

（二）拓扑量子材料

Nature Communications 2024年报道了MnBi₂Te₄中量子几何四极矩诱导的三阶非线性输运。强磁场与低温条件下的观测证实，Berry曲率高阶效应可主导输运行为。此项研究归"拓扑与强相关材料研究"项目（RGC合作研究基金，2024-）。

三阶非线性响应的出现，暗示反演对称破缺与自旋-动量锁定的协同作用。本征磁拓扑绝缘体MnBi₂Te₄的表面态与磁序耦合，为拓扑相变提供了实验平台。该工作的意义在于，将拓扑物理从线性响应拓展至非线性范畴，为拓扑量子计算开辟了新的调控路径。

（三）宽禁带半导体技术

Journal of Physics D: Applied Physics 2025年刊登的AlGaN/GaN异质结构研究，研制了高温紫外光电探测器与放大集成电路。器件在150°C环境下保持稳定响应，响应度达0.1 A/W。此项工作隶属"下一代宽禁带与超宽禁带半导体集成电路技术"项目（RGC战略主题基金，2024-），该计划联合电机工程、材料科学等多系所共同执行。

GaN基器件的耐高温特性适用于航空航天与油气勘探等极端场景。探测器与放大电路的单片集成，降低了寄生参数与信号衰减。此种系统级集成思路，体现了现代半导体研究从材料优化向功能系统转变的趋势。

（四）有机光伏材料

Advanced Materials 2024年发表的研究，通过调控给体/受体界面分子堆积，使单组分有机太阳能电池效率突破18%。时间飞行二次离子质谱（ToF-SIMS）揭示了垂直相分离与载流子复合的关联。此项研究属于"多功能成像与光谱学平台"项目（RGC合作研究基金，2021-2024）。

单组分器件简化了传统给体-受体共混结构，减弱了形貌控制的难度。界面分子堆积的精准调控表明，有机太阳能电池的性能瓶颈已从材料合成转向微结构工程。ToF-SIMS技术的应用，说明团队具备从分子尺度解析器件物理的能力。

（五）超导量子器件

Cell Reports Physical Science 2024年报道了MoTe₂约瑟夫森结中的邻近诱导准一维超导量子反常霍尔态。研究者在二维拓扑绝缘体与s波超导体界面观测到手性马约拉纳边缘模。此项工作归于"拓扑与非传统超导体研究"项目（RGC合作研究基金，2020-2023）。

手性马约拉纳模的实现，系拓扑量子计算的关键一步。MoTe₂的强自旋-轨道耦合与可调能带结构，使其成为Majorana物理的理想载体。该成果的价值在于，无需外磁场即可实现量子反常霍尔效应，降低了量子比特的操作复杂度。

三、未来研究预测

（一）二维磁性材料的多场耦合调控

当前在二维磁性领域的布局集中于磁输运与隧穿谱学。下一步可能延伸至电场、应力场与光场的协同调控。特别是2025年启动的"利用范德瓦尔斯异质结构磁输运探测二维磁性材料"项目，其方法论具备向多铁性耦合拓展的潜力。预计在CrI₃、Fe₃GeTe₂等本征二维磁体中实现电场调控磁序。

（二）反铁磁自旋电子学的实用化

2024年参与的"自旋劈裂反铁磁体的新奇物态"项目，显示其对反铁磁材料自旋极化输运的关注。结合Advanced Materials近期关于非共线反铁磁的报道，Wang团队可能在Mn₃Sn或RuO₂薄膜中实现室温下的电流诱导自旋翻转。此类研究有望摆脱外磁场依赖，推进反铁磁存储器件与微电子工艺的兼容。

（三）量子传感与固态量子计算

"纳米磁性的多模钻石量子传感"项目（RGC主题研究计划，2024-）表明其涉足NV色心技术。未来可能结合GaN基宽禁带半导体，开发集成化量子传感器。此类器件可用于片上磁场成像或电介质缺陷检测，服务于下一代半导体良率控制。

（四）拓扑相变的动态调控

MnBi₂Te₄的研究揭示了静态势调控的可能性。下一步或引入超快光学手段，在飞秒时间尺度诱导拓扑相变。此方向需搭建泵浦-探测系统，与"量子材料中的光物质相互作用"项目（光学量子材料国家重点实验室，2025-）形成协同。

（五）可持续能源材料的闭环设计

有机光伏研究已延伸至界面工程。预计未来将采用机器学习辅助筛选非富勒烯受体分子，并构建材料合成-微结构表征-器件测试的闭环优化流程。此方法可缩短研发周期，响应香港特区政府对可持续技术的资助导向。

上述预测基于Wang教授现有项目的时间分布与资金规模。领衔项目集中于2024-2025年启动，表明研究重心正向二维材料与拓扑物理倾斜。参与项目则体现跨学科协作特征，特别是与Kevin J. Chen教授（电机工程）及Kam Tuen Law教授（理论物理）的合作，暗示未来成果将更注重器件应用与物理机制的结合。具备分子束外延生长、低温输运测量或微纳加工背景的申请者，将更具竞争力。