一、导师简介
Prof. Kwok Sum CHAN（陈国森）现任香港城市大学物理系教授，副系主任职务亦曾由其担任。其教育背景涵盖香港大学物理学一等荣誉学士及博士学位，博士后阶段于牛津大学与英国诺丁汉大学专攻半导体量子阱物理 。截至2022年，出版专著章节两部，期刊论文逾167篇，Scopus数据库显示引用数3065次，h-index达30。
学术服务层面，自2016年2月至今，持续担任香港研究资助委员会物理科学学科小组成员，参与评审香港地区自然科学领域科研资助项目 。研究聚焦于低维纳米体系量子输运，具体涉及半导体、石墨烯、硅烯、拓扑绝缘体与超导纳米结构中的输运、谷电子学、自旋电子学及光学过程建模，理论工具主要包括紧束缚模型、第一性原理计算与非平衡格林函数方法 。
二、近期文章和项目解析
1. 二维材料输运机制的深度探索
2022年Scientific Reports刊载的" Novel transport properties of the α-T3 lattice with uniform electric and magnetic fields "研究了α-T3晶格在正交电磁场中的量子输运。α-T3模型作为连接石墨烯纯六角晶格与骰子模型纯三角晶格的连续过渡体系，其能带结构随参数调节呈现狄拉克锥至平带的演化，导致量子霍尔效应与Shubnikov-de Haas振荡表现出独特场依赖关系。此项工作的价值在于，调控低维材料磁电响应的新自由度由此确立——经由堆叠层数或缺陷工程调控晶格拓扑连接度，输运性质可从线性色散区域跨越至强关联区域。
同年Physics Letters A发表的" Pure valley current generation in graphene nanostructure "提出，石墨烯纳米结构中两类不对称性（几何不对称与势垒不对称）的构建可产生纯谷电流。关键机制在于面内电场施加后子晶格对称性被打破，K与K'谷的电子激发产生非等价偏转，最终形成净谷极化电流而无净电荷流 。传统谷电子学对巨大磁场的依赖由此得以避免，室温谷器件的实现清除一大障碍。
2. 自旋-谷耦合调控的前沿推进
2019年Physics Letters A所刊" Electrically controllable spin transport in bilayer graphene with Rashba spin-orbit interaction "（引用数9次）表明，双层石墨烯中的内禀Rashba自旋轨道耦合虽弱（约1 meV量级），外电场门控却可实现自旋极化的开关效应。0.1 V/nm垂直电场下，自旋极化率可达60%以上，且输运方向与自旋取向锁定。此项工作将自旋自由度与电场调控相结合，后CMOS时代低功耗自旋逻辑器件的理论基础由此奠定。
2020年关于扶手椅型磷烯纳米带巨磁阻效应的研究" Large positive and negative magnetoresistance in armchair phosphorene nanoribbons "拓展至窄带隙二维材料。磷烯的褶皱结构导致有效质量各向异性与自旋-谷交叉耦合，栅压可调的正负磁阻在纳米尺度下得以呈现 。Prof. CHAN的研究轨道从石墨烯单一体系向多元二维材料矩阵扩展的趋势清晰可见。
3. 光电性能与器件应用的实践探索
2019年发表于ACS Nano（影响因子15.90，SJR 4.497）的" High-Performance Transparent Ultraviolet Photodetectors Based on InGaZnO Superlattice Nanowire Arrays "标志其研究向应用端延伸。InGaZnO超晶格纳米线阵列在-20V栅压下响应度达1.64×10^5 A/W，光学透明度逾80%（400–800 nm波段），响应时间3.67–12.71秒。多数透明紫外探测器响应度通常低于10^4 A/W，该性能实现超越 。
超晶格结构对载流子输运的调控构成核心创新：InGaO3层与ZnO层形成的Ⅱ型能带排列产生内建电场，光生电子-空穴对由此有效分离；纳米线阵列几何构型则通过光陷获效应增强紫外吸收。该器件可集成于柔性玻璃基底，ITO电极实现全透明架构，可穿戴光传感与透明显示技术的新路径由此开辟。
2021年Applied Surface Science合作论文" More than physical support: The effect of nickel foam corrosion on electrocatalytic performance "虽非理论主导，却显示研究组对材料表面化学影响功能器件的关注度提升。碱性溶液中镍泡沫基底的腐蚀行为可重构催化剂活性位点，析氧反应过电位降低约50 mV 。纳米结构设计与表面化学耦合的思路浮现，可能预示未来研究将纳入更多实验验证。
4. 拓扑材料与超导体系的理论构建
2022年与中科院合作的SrTiO3掺杂热电性能研究（Physica Scripta）采用第一性原理计算，评估A位与B位掺杂对电子结构的影响 。热电优值（ZT值）虽未明确给出，计算显示La掺杂可引入10^20 cm^-3量级载流子浓度，同时保持较低有效质量，高功率因子要求得以满足。计算能力覆盖复杂钙钛矿氧化物体系已获证实。
三、未来研究预测
1. 谷电子学向器件集成跃迁
石墨烯谷极化输运与纯谷电流产生方面的积累，可能导向谷滤波器与谷逻辑门的集成架构。核心挑战在于纳米结构中的谷极化如何高效注入常规电路。拓扑边缘态作为谷传输无耗散通道的利用，或铁电/石墨烯异质结构设计实现谷极化非易失存储，构成可能路径。此外，过渡金属二硫化物（TMDs）中的天然谷-自旋锁定效应可能成为拓展方向，其谷劈裂能量（约0.1–0.5 eV）远超石墨烯，实用化前景更佳。
2. 二维超导-拓扑异质结在量子计算中的潜力
现有研究涉及拓扑绝缘体与超导纳米结构，未来可能探索马约拉纳零能模的编织操作。二维拓扑绝缘体边缘态上构筑超导邻近效应，通过门控调控约瑟夫森结中的相位滑移，拓扑量子比特的读取与操控或可由此实现。界面透明度高与工艺兼容性问题需优先解决，理论建模可先行预测不同堆叠方式（垂直vs侧向）对Andreev反射谱的影响。
3. 超晶格结构光电响应的系统优化
InGaZnO超晶格纳米线阵列工作已验证结构-性能关联，后续可能系统优化周期长度、组分梯度与掺杂分布。高通量计算筛选建立"结构参数-光电响应"数据库，可指导实验合成。拓展至红外波段探测代表另一方向，例如采用HgCdTe或InAs/GaSbⅡ型超晶格，覆盖大气窗口（3–5 μm及8–12 μm），夜视与热成像技术需求可得满足。
4. 多场耦合量子相变的探索
α-T3晶格在电磁场中的输运研究已显现多场调控潜力，温度-电场-磁场三相图中的量子临界点可能成为转向。魔角石墨烯等莫尔超晶格体系中，电场调控平带填充数，磁场诱导陈绝缘体态，温度驱动关联效应。第一性原理与动态平均场理论结合，可揭示非常规超导与拓扑序竞争机制，高温超导机理新视角或由此产生。
