Alexander A. Balandin - Alexander A. Balandin

Alexander A. Balandin
Alexander Balandin.jpg
NárodnostUSA a Rusko
Alma materUniversity of Notre DameMoskevský institut fyziky a technologie
Známý jakoTermální transport v Grafen, Phonon Inženýrství, Elektronický šum v materiálech, Vlna hustoty náboje Zařízení, Ramanova spektroskopie, Brillouinova spektroskopie
OceněníBrillouinova medaile za vyšetřování fononů v grafenu;[1] Medaile MRS za objev jedinečného vedení tepla v grafenu;[2] IEEE Pioneer Award v oblasti nanotechnologií
Vědecká kariéra
PoleNanotechnologie, Nízkodimenzionální zařízení, Phonon Strojírenství, tepelná doprava, elektronický šum, Ramanova spektroskopie, Brillouinova spektroskopie
InstituceUniversity of California, Riverside

University of California, Los Angeles

Moskevský institut fyziky a technologie
webová stránkabalandingroup.ucr.edu

Alexander A. Balandin (Ruština: Александр Баландин nebo Александр Алексеевич Баландин) je elektrotechnik, fyzik v pevné fázi a vědecký pracovník v oblasti materiálů nejlépe známý pro experimentální objev jedinečných tepelných vlastností grafenu a jejich teoretické vysvětlení; studie fononů v nanostrukturách a nízkodimenzionálních materiálech, které vedly k rozvoji oboru fononového inženýrství; vyšetřování nízkofrekvenčního elektronického šumu v materiálech a zařízeních; a demonstrace prvních zařízení s vlnami hustoty náboje, které pracují při pokojové teplotě.

Akademická kariéra

Alexander A. Balandin získal tituly BS a MS Summa Cum Laude v aplikované matematice a aplikované fyzice od Moskevský institut fyziky a technologie (MIPT), Rusko. Získal druhý titul MS a titul PhD v oboru elektrotechniky z University of Notre Dame, USA. Po ukončení postgraduálního studia na katedře elektrotechniky VŠCHT University of California, Los Angeles (UCLA), připojil se k University of California, Riverside (UCR) jako člen fakulty. V současné době je významným profesorem elektrotechniky a výpočetní techniky a University of California Prezidentský předseda profesor vědy o materiálech. Působí jako ředitel střediska UEM Phonon Optimized Engineered Materials (POEM), ředitel Nanofabrication Facility (NanoFab) a zakládající předseda celého kampusu. Věda o materiálech a inženýrství (MS&E) Program. Profesor Balandin je zástupcem šéfredaktora pro Aplikovaná fyzikální písmena (APL).

Výzkum

Odborné znalosti profesora Balandina pokrývají širokou škálu nanotechnologie, věda o materiálech, elektronika, fononika a spintronika pole se zvláštním zaměřením na nízkodimenzionální materiály a zařízení. Provádí experimentální i teoretický výzkum. Je uznáván jako průkopník grafen tepelné pole a jeden z průkopníků fononika pole. Mezi jeho výzkumné zájmy patří vlna hustoty náboje efekty v nízkodimenzionálních materiálech a jejich aplikacích v zařízeních, elektronický šum v materiálech a zařízeních, Brillouin - Mandelstam a Ramanova spektroskopie různých materiálů, praktické aplikace grafen v tepelném managementu a přeměně energie. Je také aktivní v oblastech vznikajících zařízení, spintroniky a alternativních výpočetních paradigmat.

Profesor Balandin byl mezi průkopníky oboru fononika a telefon inženýrství. V roce 1998 publikoval Balandin vlivný dokument o účincích prostorového omezování fononů na tepelnou vodivost nanostruktur, kde se pojem „fononové inženýrství“ poprvé objevil v publikaci v časopise.[3] V této práci teoreticky navrhl nový fyzikální mechanismus pro redukci tepelná vodivost kvůli změnám ve fononu skupinová rychlost a hustota stavů vyvolané prostorovým omezením. Teoreticky předpovídané změny v akustickém fononovém spektru u jedince nanostruktury byly později experimentálně potvrzeny.[4][5] Fononové inženýrství má aplikace v elektronice, tepelném managementu a termoelektrické přeměně energie.[6]

V roce 2008 provedl profesor Balandin průkopnický výzkum společnosti tepelná vodivost grafenu.[7] Aby bylo možné provést první měření tepelných vlastností grafenu, Balandin vynalezl novou optotermální experimentální techniku ​​založenou na Ramanova spektroskopie.[8] On a jeho spolupracovníci teoreticky vysvětlili, proč může být vnitřní tepelná vodivost grafenu vyšší než u hromadné grafit a experimentálně demonstroval vývoj vedení tepla, když se rozměrnost systému změnila z 2D (grafen) na 3D (grafit).[9][10] Balandinová optotermální technika pro měření tepelné vodivosti byla přijata mnoha laboratořemi po celém světě a rozšířena s různými úpravami a vylepšeními o řadu dalších 2D materiály. Balandinovy ​​příspěvky do grafenového pole jdou nad rámec tepelných vlastností grafenu a tepelné řízení aplikace. Jeho výzkumná skupina provedla podrobné studie nízkofrekvenčních elektronický šum v grafenových zařízeních;[11] prokázané selektivní senzory grafenu, které se nespoléhají na povrchovou funkcionalizaci;[12] a grafen logické brány a obvodů, které nevyžadují elektroniku pásmová propast v grafenu.[13]

Profesor Balandin učinil řadu důležitých příspěvků do oblasti nízkofrekvenčních elektronický šum, také známý jako Hluk 1 / f. Jeho rané příspěvky do hlukového pole 1 / f zahrnovaly vyšetřování hluk zdroje v GaN materiály a zařízení, což vedlo k podstatnému snížení hladiny hluku u takových typů zařízení vyrobených ze širokého pásma polovodiče.[14] V roce 2008 zahájil výzkum elektronického šumu v grafenu a dalších 2D materiálech. Mezi hlavní výsledky jeho výzkumu patřilo pochopení mechanismu šumu 1 / fv grafenu, který se liší od mechanismu konvenčních polovodičů nebo kovy; použití několikavrstvého grafenu k řešení staletého problému vzniku povrchového vs. objemového šumu;[15] porozumění neobvyklým účinkům ozáření na hluk v grafenu, které odhalilo možnost snížení hluku v grafenu po ozáření.[16] Úspěšně použil měření hluku jako spektroskopie pro lepší pochopení specifik transport elektronů v grafenu a jiných nízkodimenzionálních (1D a 2D) materiálech.

Práce profesora Balandina pomohla při znovuzrození vlna hustoty náboje (CDW) pole výzkumu. Počáteční práce na CDW efektech byla provedena s hromadnými vzorky, které mají kvazi-1D krystalovou strukturu silně vázaných 1D atomových řetězců, které jsou slabě spojeny dohromady van der Waalsovy síly. Znovuzrození pole CDW bylo spojeno z jedné strany se zájmem o vrstvené kvazi-2D van der Waalsovy materiály a z druhé strany s vědomím, že některé z těchto materiálů odhalují CDW efekty při pokojové teplotě a vyšší. Skupina Balandin předvedla první zařízení CDW pracující při pokojové teplotě.[17] Balandin a spolupracovníci k monitorování použili originální nízkofrekvenční šumovou spektroskopii fázové přechody ve 2D CDW kvantové materiály,[18] prokázal extrémní radiační tvrdost zařízení CDW [19][20] a navrhl řadu tranzistor -méně logické obvody implementováno zařízeními CDW.[21][22]

Vyznamenání a ocenění

Balandin obdržel následující vyznamenání a ocenění:

Výzkumná skupina

Logo skupiny Dr. Balandin

Odborné znalosti skupiny Balandin pokrývají širokou škálu témat fyzika pevných látek k experimentálnímu výzkumu pokročilých materiálů a zařízení s aplikacemi v elektronice a přeměna energie. Synergie mezi různými směry výzkumu spočívá v zaměření na účinky vyvolané prostorovým omezením v pokročilých materiálech atd fonony. Mezi hlavní oblasti odbornosti patří: rozptyl světla Raman a Brillouin - Mandelstam spektroskopie; nanofabrikace a testování elektronických zařízení s 2D a 1D materiály; nízká frekvence elektronický šum spektroskopie; tepelná charakterizace materiály.

Reference

  1. ^ https://balandingroup.ucr.edu/resources/text/2019%20Brillouin%20Publication.pdf
  2. ^ https://mrs.org/careers-advancement/awards/fall-awards/mrs-medal
  3. ^ A. Balandin a K. L. Wang, „Významné snížení tepelné vodivosti mřížky v důsledku zadržení fononů v volně stojící polovodičové kvantové jímce,“ Phys. Rev. B, sv. 58, č. 3, s. 1544–1549, červenec 1998.
  4. ^ A. A. Balandin, „Phonon engineering in graphene and van der Waals materials,“ MRS Bull., Sv. 39, č. 9, s. 817–823, 2014.
  5. ^ F. Kargar, B. Debnath, J.-P. Kakko, A. Säynätjoki, H. Lipsanen, D. L. Nika, R. K. Lake a A. A. Balandin, „Přímé pozorování uzavřených větví polarizace akustického fononu ve volně stojících polovodičových nanodrátech,“ Nature Commun., Sv. 7, s. 13400, listopad 2016.
  6. ^ A. A. Balandin, „Fononika grafenu a souvisejících materiálů,“ ACS Nano, sv. 14, s. 5170-5178, 2020.
  7. ^ A. A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao a C. N. Lau, „Vynikající tepelná vodivost jednovrstvého grafenu,“ Nano Lett., Sv. 8, č. 3, s. 902–907, březen 2008.
  8. ^ A. A. Balandin, „Tepelné vlastnosti grafenu a nanostrukturovaných uhlíkových materiálů,“ Nat. Mater., Sv. 10, č. 8, str. 569–581, 2011.
  9. ^ S. Ghosh, W. Bao, D. L. Nika, S. Subrina, E. P. Pokatilov, C. N. Lau a A. A. Balandin, „Dimenzionální křížení tepelného transportu v několikavrstvém grafenu,“ Nat. Mater., Sv. 9, č. 7, s. 555–558, 2010.
  10. ^ D. L. Nika a A. A. Balandin, „Fonony a tepelný transport v grafenu a materiálech na bázi grafenu,“ Reports Prog. Phys., Sv. 80, č. 3, s. 36502, březen 2017.
  11. ^ A. A. Balandin, „Nízkofrekvenční šum 1 / f v grafenových zařízeních,“ Nat Nano, sv. 8, č. 8, str. 549–555, srpen 2013.
  12. ^ S. Rumyantsev, G. Liu, M. S. Shur, R. A. Potyrailo a A. A. Balandin, „Selektivní snímání plynů jediným nedotčeným grafenovým tranzistorem,“ Nano Lett., Sv. 12, č. 5, s. 2294–2298, květen 2012.
  13. ^ G. Liu, S. Ahsan, A. G. Khitun, R. K. Lake a A. A. Balandin, „logické obvody založené na grafenu“, J. Appl. Phys., Sv. 114, č. 15, s. 154310, říjen 2013.
  14. ^ A. Balandin, S. V. Morozov, S. Cai, R. Li, K. L. Wang, G. Wijeratne, C. R. Viswanathan, „Nízkofrekvenční tranzistory GaN / AlGaN s heterostrukturním polem pro mikrovlnnou komunikaci,“ IEEE Trans. Microw. Theory Tech., Sv. 47, č. 8, s. 1413–1417, 1999.
  15. ^ G. Liu, S. Rumyantsev, M. S. Shur a A. A. Balandin, „Původ šumu 1 / fv grafenových vrstvách: povrch vs. objem“, Appl. Phys. Lett., Sv. 102, č. 9, s. 93111, březen 2013.
  16. ^ M. Zahid Hossain, S. Rumyantsev, M. S. Shur a A. A. Balandin, „Redukce šumu 1 / fv grafenu po ozáření elektronovým paprskem,“ Appl. Phys. Lett., Sv. 102, č. 15, s. 153512, duben 2013.
  17. ^ G. Liu, B. Debnath, TR Pope, TT Salguero, RK Lake a AA Balandin, „oscilátor vln náboje a hustoty založený na integrovaném zařízení disulfid – boritan nitrid – grafen pracující na pokojové teplotě,“ Nature Nano, sv. 11, č. 10, str. 845–850, říjen 2016.
  18. ^ G. Liu, S. Rumyantsev, M. A. Bloodgood, T. T. Salguero a A. A. Balandin, „Kolísání nízkofrekvenčního proudu a klouzání vln hustoty náboje v dvourozměrných materiálech“, Nano Letters, sv. 18, č. 6, s. 3630–3636, 2018.
  19. ^ G. Liu, EX Zhang, C. Liang, M. Bloodgood, T. Salguero, D. Fleetwood, AA Balandin, „Účinky celkové ionizující dávky na přepínání prahových hodnot v zařízeních s vlnovou hustotou náboje 1T-TaS2,“ IEEE Electron Device Lett ., sv. 38, č. 12, s. 1724–1727, prosinec 2017.
  20. ^ AK Geremew, F. Kargar, EX Zhang, SE Zhao, E. Aytan, MA Bloodgood, TT Salguero, S. Rumyantsev, A. Fedoseyev, DM Fleetwood a AA Balandin, „elektronika proti ozáření imunní implementována s dvojrozměrným nábojem - zařízení s vlnou hustoty, ”Nanoscale, sv. 11, č. 17, s. 8380–8386, 2019.
  21. ^ A. Khitun, G. Liu a A. A. Balandin, „dvourozměrná oscilační neurální síť založená na vlnových vlnách s pokojovou teplotou,“ IEEE Trans. Nanotechnol., Sv. 16, č. 5, str. 860–867, září 2017.
  22. ^ A. G. Khitun, A. K. Geremew a A. A. Balandin, „Logické obvody bez tranzistoru implementované pomocí 2-D vlnových zařízení s hustotou náboje,“ IEEE Electron Device Lett., Sv. 39, č. 9, s. 1449–1452, 2018.

externí odkazy