陈磊 - 西南交通大学 - 机械工程学院

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西南交通大学机械工程学院
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个人简介

教师简介陈磊，副研究员（副教授），硕士生导师，博士生导师 2019年中国机械工程学会摩擦学分委会年度最佳论文奖（每年1项） 2019年詹天佑铁道科学技术奖——专项奖； 2019年西南交通大学“雏鹰学者”； 2018年西南交通大学“青苗计划”； 2018.01-至今西南交通大学机械设计及理副研究员（副教授）； 2016.11-2017.11宾夕法尼亚州立大访问学者； 2013.12-2018.01西南交通大学机械设计及理论讲师； 2008.09-2013.12西南交通大学机械设计及理论专业博士学位；重要成果： 1、在NatureCommunications(IF:12.353)、P.Nat.Acad.Sci.USA(IF:9.76)和Carbon(IF:7.42)等期刊发表论文52篇，其中SCI检索近47篇。所发表论文引用650余次（GoogleCitations），H因子15；申请国家发明专利16项，已授权国家发明专利6项。 2、分别主持国家自然科学基金面上项目、青年基金项目、国防973计划课题子专题（项目经费100万）、四川省国际合作重点项目，和国家地方联合工程实验室开发基金各1项；参与1项国家自然科学基金项目杰出科学基金、2项面上项目，以及1项国家纳米制造重大专项。 3、获得詹天佑铁道科学技术奖—专项奖（2019）；中国机械工程学会摩擦学分会年度优秀论文奖（每年1篇）；指导学生获得“第14届国际机构与机器科学联盟（IFToMM）世界大会”最佳研究论文奖（每年5篇）和2017年中国机械工程学会摩擦学分会优秀论文奖；协助指导学生获得“第21届材料磨损（WOM）国际会议最佳海报奖”（每年4篇）和“第13届中国机械工程学会摩擦学分会优秀论文奖”（每年1篇）。 4、担任TribologyInternational、Wear、Friction、ACSAppliedNanoMaterilas、ComputationalMaterialsScience和JournaloftheAmericanCeramicSociety等国际期刊评阅人。 5、在单晶硅极限加工精度方面取得重要突破，实现了单层硅原子可控去除。相关成果被瑞典工程科学院院士NicholasSpencer教授评价为“在晶圆表面实现了单原子层深度刻蚀的精准控制，可对其他科学领域产生重大影响”。同时Science期刊官网（美国科学促进会，AAAS）、德国期刊MRSBulletin、美国化学学会（ACS）以及美国摩擦学者和润滑工程师协会（STLE）官网等进行了专题报道。媒体报道： https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-04/ps-asm042618.php http://cen.acs.org/physical-chemistry/surface-chemistry/Mechanochemistry-etches-silicon-one-layer/96/i18 http://www.stle.org/files/TLTArchives/2018/08_August/Cutting_Edge.aspx?WebsiteKey=a70334df-8659-42fd-a3bd-be406b5b83e5 https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/news/sculpting-a-silicon-wafer-surface-one-atom-at-a-time https://www.newswise.com/articles/a-simple-method-etches-patterns-at-the-atomic-scale https://www.mri.psu.edu/mri/news/simple-method-etches-patterns-atomic-scale 教学经历指导硕士研究生15人，博士研究生5人。教学成果指导学生获得“第14届国际机构与机器科学联盟（IFToMM）世界大会”最佳研究论文奖（每年5篇）和2017年中国机械工程学会摩擦学分会优秀论文奖；协助指导学生获得“第21届材料磨损（WOM）国际会议最佳海报奖”（每年4篇）和“第13届中国机械工程学会摩擦学分会优秀论文奖”（每年1篇）。近年承担的主要科研项目 1.国家级项目，面向硅通孔三维互连技术的多晶硅亚纳米级可控去除机理研究（国家级） 2.省级项目，基于扫描探针技术的二维材料纳米加工机理及应用（省部级） 3.国家级项目，面向高精度、低损伤闪耀光栅的摩擦诱导纳米加工机理研究（国家级） 4.省级其他，面向氟化钙物镜非球面超精密加工的微观磨损机理研究（其他） 5.部委级项目，面向紫外光刻物镜的氟化钙材料摩擦化学去除机理研究（校级） 6.国家级项目，EUV氟化钙物镜材料的各向异性去除机理研究（国家级） 7.国家级项目，XX环境下长寿命、高可靠超滑体系的可控制备（国家级） 8.部委级项目，超薄DLC薄膜对单晶硅的纳动防护研究（校级） 9.国家级项目，单晶硅表面原子层状去除的行为与机理（国家级） 10.国家级项目，NSFC机械工程学科2014年度青年/地区科学基金项目启动会（国家级）专利成果 1.中国,发明专利,一种基于原子力显微镜的旋转样品台装置（专利号：201910257419.8） 2.中国,发明专利,一种单晶硅表面纳米坑无损加工方法（专利号：201910163123.X） 3.中国,发明专利,面向微加工的竖直稳定加载对称型微悬臂设计及应用方法（专利号：201910316977.7） 4.中国,发明专利,''基于微悬臂投影的光电式气敏传感器''（专利号：201610392191.X） 5.中国,发明专利,''一种基于紫外臭氧的单晶硅表面纳米加工方法''（专利号：201611077168.8） 6.中国,发明专利,''基于微悬臂投影的光电式加速度传感器''（专利号：201610382181.8） 7.中国,发明专利,基于摩擦化学诱导刻蚀的单晶硅表面无损伤纳米加工方法（专利号：ZL201310733086.4） 8.中国,发明专利,一种用于大面积摩擦诱导微/纳米加工的多针尖阵列的制作方法（专利号：ZL201210246472.6） 9.中国,发明专利,一种简易的真空测温系统（专利号：201520431474.1） 10.中国,发明专利,一种真空下多探针摩擦磨损测试及原位形貌探测系统（专利号：201510488002.4） 11.中国,发明专利,一种单晶硅表面划痕损伤层厚度的检测方法（专利号：201410304805.5） 12.中国,发明专利,一种可应用于酸碱环境中的原子力显微镜液下针尖支架（专利号：ZL201320639994.2） 13.中国,发明专利,用于原子力显微镜的气氛控制装置（专利号：ZL201420011858.3） 14.中国,发明专利,一种砷化镓表面量子点形核位置的低损伤加工方法（专利号：201310732192.0） 15.中国,发明专利,一种基于摩擦诱导的单晶石英表面选择性刻蚀方法（专利号：ZL201010222382.4） 16.中国,发明专利,一种基于摩擦诱导选择性刻蚀的玻璃表面纳米加工方法（专利号：201110392803.2）荣誉与奖励 1.詹天佑铁道科学技术技术奖-专项奖(协会,其他,2019年) 2.2018年中国机械工程学会摩擦学分会年度优秀论文奖(协会,特等奖,2019年) 科研团队博士研究生刘云海（2014级，研究方向：固体超滑失效机理研究）石鹏飞（2015级，研究方向：超滑微观失效机理研究） SeyoumKebede(2018级，研究方向：多晶材料的微观摩擦磨损研究）；晏文孟（2018级，研究方向：面向微电子器件加工的二维材料微纳结构可控制备）；雒春升（2019级，研究方向：异相材料的同步去除机理研究）硕士研究生周翔（2019级，研究方向：面向半导体清洗的纳米颗粒的解吸附机理研究）魏亮（2019级，研究方向：单晶硅原子级磨损研究）阳霖（2019级，研究方向：二维材料的破坏极限研究）蒋翼隆（2019级，研究方向：异相材料同步去除的实验与模拟研究）刘阳钦（2019级，研究方向：离子束对摩擦化学去除的影响研究）龚云飞（2018级，研究方向：摩擦化学作用主导的径向损伤研究）；唐川（2018级，研究方向：从块体材料到二维材料的原子层状材料可控去除）；汤博阳（2018级，研究方向：Mxenes材料的微观摩擦磨损研究）；张鑫（2018级，研究方向：集成电路非晶硅材料的摩擦化学去除机理研究）；彭永民（2018级，研究方向：航空发动机高温叶片材料单晶镍基合金的各向异性疲劳损伤跨尺度研究）；陈超（2017级，研究方向：二维材料二硫化钼的原子级层状去除研究）；郭杰（2017级，研究方向：微观尺度下各向异性材料的摩擦磨损对比研究）；贡健（2016级，研究方向：EUV关键物镜材料氟化钙晶体的摩擦化学去除机理及其各向异性损伤研究）；唐笑语（2015级，研究方向：二维材料石墨表面摩擦力的层状效应）；已毕业，工作单位：京东方科技集团股份有限公司胡罗成（2015级，研究方向：极紫外光刻物镜材料氟化钙晶体的各向异性机械去除研究）；已毕业，工作单位：京东方科技集团股份有限公司招生专业招生类型学院专业代码专业名称专业类型专业方向博士机械080203机械设计及理论学术型02.表面设计及制造博士机械080203机械设计及理论学术型12.纳米摩擦学博士机械080203机械设计及理论学术型13.微纳制造招生要求诚信踏实；英语达到良好的读写能力；具备机械、材料、化学、物理、力学等单方面或多方面的基础知识。

研究领域

1、超精密表面加工机理研究 (1)新一代硅通孔三维互连技术为半导体芯片工艺突破5纳米线宽物理极限的限制提供了全新的途径。多针对大规模集成电路中硅通孔三维互连技术对异质材料表面超精密表面的需求，开展多晶硅、单晶硅、非晶硅等异质材料的亚纳米级可控去除机理研究。 (2)氟化钙晶体基于其高透光率和高抗激光损伤阈值等优异的光学性能，已成为目前极紫外光刻物镜系统中不可替代的透镜材料。针对IC关键制造装备——极紫外光刻系统对核心零部件物镜系统对表面精度和质量的苛刻要求，开展氟化钙物镜材料的各向异性去除机理研究。 2、航空发动机叶片高温材料—镍基单晶合金各向异性疲劳磨损机理的跨尺度研究作为航空发动机的核心零部件之一，涡轮叶片的服役损伤直接影响发动机的可靠性，其中疲劳磨损是叶片失效的主要原因之一。具有单晶结构的镍基高温合金叶片材料尽管排除了多晶材料晶间易断裂的问题，但却由于其复杂的多元素组合和晶相结构，使其细观组织和服役性能在原子尺度、微米量级乃至近毫米尺度呈现出显著的各向异性。因此，镍基单晶合金的跨尺度各向异性疲劳磨损机理是亟待解决的关键科学问题。 3、二维材料微纳结构制造半导体芯片的特征线宽以摩尔定律持续减小，现硅基IC技术已趋近其物理极限，因此寻找硅的替代材料并发展新的柔性纳米电子器件成为当前科学界和半导体产业界面临的当务之急。以石墨烯、二硫化钼等为代表的二维（2D）材料已在柔性屏幕、传感器和微纳电子等方面体现出巨大的应用前景。扫描探针加工技术由于精度高、成本低、加工过程无化学污染、可实时在线原位精准测量等特点受到学术界和产业界越来越多的关注。因此，针对扫描探针技术在纳米结构和纳米器件的制造中具有广阔的应用前景，开展基于扫描探针技术的二维材料纳米加工机理及应用研究。

近期论文

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1.ZhaohuiLiu,JianGong,ChenXiao,PengfeiShi,SeongHanKim,LeiChen,LinmaoQian,Temperature-dependentmechanochemicalwearofsiliconinwater:theroleofSi-OHsurfacialgroups,Langmuir,2019(SCI) 2.YunhaiLiu,LeiChen,BinZhang,ZhongyueCao,PengfeiShi,YongPeng,NingningZhou,JunyanZhang,LinmaoQian,Keyroleoftransferlayerinloaddependenceoffrictiononhydrogenateddiamond-Likecarbonfilmsinhumidairandvacuum,Materials,2019(SCI) 3.MenmengYan,JianGuo,BinjunYu,LeiChen,LinmaoQian,Self-lubricationofSi/SiO2interfaceachievedthroughrunning-inatlowslidingspeed,Wear,2019(SCI) 4.JianGONG,ChenXIAO,JiaxinYU,JinfangPENG,BingjunYU,LeiCHEN,LinmaoQIAN,Stress-enhanceddissolutionanddelaminationwearofcrystalCaF2inwatercondition,Wear,2019(SCI) 5.ChenXIAO,JinjinLI,LeiCHEN,ChenhuiZHANG,NingningZHOU,TaoQING,LinmaoQIAN,JiyangZHANG,JianbinLUO,Water-basedsuperlubricityinvacuum,Friction,2019(SCI) 6.ChenXiao,XiaojunXin,XinHe,HongboWang,LeiChen,SeongH,Kim,Linmao,SurfaceStructureDependenceofMechanochemicalEtching：ScanningProbe-BasedNanolithographyStudyonSi(100),Si(110),andSi(111),ACSAppl.Mater.Interfaces,2019(SCI) 7.ChenXiao,ChengChen,HongboWang,LeiChen,LiangJiang,BingjunYu,LinmaoQian,Effectofcounter-surfacechemistryondefect-freematerialremovalofmonocrystallinesilicon,Wear,2019(SCI) 8.PengZhang,ChenXiao,ChengChen,LeiChen,LinmaoQian,Effectofabrasiveparticledegradationontribochemicalwearofmnocrystallinesilicon,Wear,2019(SCI) 9.姚洋洋,陈磊,郭剑,钱林茂,基于Si3N4探针的单晶硅表面小线宽结构的摩擦诱导纳米加工,上海大学学报,2019 10.ChenXIAO,LeiCHEN,JianGUO,BingjunYU,LinmaoQIAN,EffectofScratchingLoadontheFriction-inducedSelectiveEtchingofSi3N4FilmonSi(100)Surface,The14thIFToMMWorldCongress,2019 11.LeiChen,LinmaoQian,Anisotropicnanowearofcrystallinematerials,heInternationalConferenceonHigh-PerformanceCeramics(CICC)series,2019 12.XiaoxiaoLiu,BingjunYu,YijiaZou,ChaoZhou,XiaoyingLi,JiangWu,HuiyunLiu,LeiChen,LinmaoQian,Revealingsiliconcrystaldefectsbyconductiveatomicforcemicroscope,Appl.Phys.Lett.,2018(SCI) 13.GuangranGuo,JiamingLi,ChangbangDeng,QipeiHe,QingyuanYu,ChaoZhou,XiaoxiaoLiu,ShulanJiang,LeiChen,BingjunYu,LinmaoQian,Nondestructivenanofabricationonmonocrystallinesiliconviasite-controlledformationandremovalofoxidemask,AppliedPhysicsExpress,2018(SCI) 14.ChenXiao,JinjinLi,JianGong,LeiChen,JiyangZhang,LinmaoQiana,JianbinLuo,Gradualdegenerationofliquidsuperlubricity:Transitionfromsuperlubricitytoordinarylubrication,andlubricationfailure,TribologyInternational,2018(SCI) 15.PengZhang,ChengChen,ChenXiao,LeiChen,LiangJiang,LinmaoQian,Effectsofsurfacechemicalgroupsandenvironmentalmediaontribochemicalrunning-inbehaviorsofsiliconsurface,TribologyInternational,2018(SCI) 16.PengZhang,ChengChen,ChenXiao,LeiChen,LinmaoQian,Comparisonofwearmethodsatnanoscale:linescanningandareascanning,Wear,2018(SCI) 17.YunhaiLIU,BinZHANG,LeiCHEN,ZhongyueGAO,PengfeiSHI,JinweiLIU,JunyanZHANG,LinmaoQIAN,Perspectivesofthefrictionmechanismofhydrogenateddiamond-Likecarbonfilminairbyvaryingslidingvelocity,Coatings,2018(SCI) 18.LeiCHEN,JialinWEN,PengZHANG,BingjunYU,TianbaoMA,XinchunLu,SeongH,KIM,Linmao,Nanomanufacturingofsiliconsurfacewithasingleatomiclayerprecisionviamechanochemicalreactions,NatureCommunications,2018(SCI) 19.LeiCHEN,XinHe,HongshenLiu,LinmaoQian,SeongH,Kim,Wateradsorptiononhydrophilicandhydrophobicsurfaceofsilicon,TheJournalofPhysicalChemistryC,2018(SCI) 20.LeiCHEN,ChenXIAO,BingjunYU,SeongH,KIM,LinmaoQIAN,Whatgovernsfrictionofsiliconoxideinhumidenvironment-contactareabetweensolids,watermeniscusaroundthecontact,orwaterlayerstructure?,Langmuir,2017(SCI) 21.LeiCHEN,YaqiongQI,BingjunYU,LinmaoQIAN,Slidingspeed-dependenttribochemicalwearofoxide-freesilicon,NanoscaleResearchLetters,2017(SCI) 22.LeiCHEN,XiaoChen,XinHe,BingjunYu,SeongH,Kim,LinmaoQian,Frictionandtribochemicalwearbehaviorsofnativeoxidelayeronsiliconatnanoscale,TribologyLetters,2017(SCI) 23.LeiCHEN,LuochengHU,ChenXIAO,YaqiongQI,BingjunYU,LinmaoQIAN,EffectofcrystallographicorientationonmechanicalremovalofCaF2,Wear,2017(SCI) 24.ChenXIAO,JinjinLI,LeiCHEN,ChenhuiZHANG,NingningZHOU,LinmaoQIAN,JianbinLUO,SpeeddependenceofliquidsuperlubricitystabilitywithH3PO4solution,RSCadvance,2017(SCI) 25.ChenXIAO,ChengCHEN,JianGUO,PengZHANG,LeiCHEN,LinmaoQIAN,ThresholdcontactpressureforthematerialremovalonmonocrystallinesiliconbySiO2microsphere,Wear,2017(SCI) 26.ChenXIAO,JianGUO,PengZHANG,ChengCHEN,LeiCHEN,LinmaoQIAN,Effectofcrystalplaneorientationontribochemicalremovalofmonocrystallinesilicon,ScientificReports,ScientificReports,2017(SCI) 27.BingjunYU,HongtuHE,LeiCHEN,LinmaoQIAN,Tribologybehaviorofmonocrystallinesiliconfromsingle-tomultiple-asperityscratch,Wear,2017(SCI) 28.PengZHANG,HongtuHE,ChengCHEN,ChenXIAO,LeiCHEN,LinmaoQIAN,Effectofabrasiveparticlesizeontribochemicalwearofmonocrystallinesilicon,TribologyInternational,2017(SCI) 29.ChengCHEN,ChenXIAO,XiaodongWANG,PengZHANG,LeiCHEN,YaqiongQI,LinmaoQIAN,Roleofwaterinthetribochemicalremovalofbaresilicon,Appl.Surf.Sci.,2016(SCI) 30.JialiangCHEN,JiantaoLIU,BingjunYU,LeiCHEN,ChenningJIN,LinmaoQIAN,Preparationofmulti-tiparraysonflexiblesubstratesforlarge-scalemicrofabrication,Micro&NanoLetters,2016(SCI) 31.BingjunYU,JianGAO,ChenningJIN,ChenXIAO,JiangWU,HuiyunLIU,ShulanJIANG,LeiCHEN,LinmaoQIAN,HumidityeffectsontribochemicalremovalofGaAssurfaces,Appl.Phys.Expres.,2016(SCI) 32.JialinWEN,TianbaoMA,WeiweiZHANG,GeorgePSOFOGIANNAKIS,AdriC,T,vanDUIN,LeiCHEN,LinmaoQIAN,YuanzhongHU,XinchunLU,AtomicinsightintotribochemicalwearmechanismofsiliconattheSi/SiO2interfaceinaqueousenvironment:MoleculardynamicssimulationsusingReaxFFreactiveforcefield,Appl.Surf.Sci.,2016(SCI) 33.ChenningJIN,BingjunYU,ChenXIAO,LeiCHEN,LinmaoQIAN,Temperature-dependentnanofabricationonsiliconbyfriction-inducedselectiveetching,NanoscaleRes.Lett.,2016(SCI) 34.XiaodongWANG,JianGUO,ChengCHEN,LeiCHEN,LinmaoQIAN,Asimplemethodtocontrolnanotribologybehaviorsofmonocrystallinesilicon,J.Appl.Phys.,2016(SCI) 35.YaqiongQI,LeiCHEN,Shu,lanJIANG,JiaxinYU,BingjunYU,LinmaoQIAN,Investigationofsiliconwearagainstnon-porousandmicro-porousSiO2spheresinwaterandinhumidair,RSCadvance,2016(SCI) 36.JingXIA,JingZHENG,DiaodiaoHUANG,Z,RyanTIAN,LeiCHEN,ZhongrongZHOU,PeterS,UNGER,LinmaoQIAN,Anewmodeltoexplaintoothwearwithimplicationsformicrowearformationanddietreconstruction,ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2015(SCI) 37.LeiCHEN,HongtuHE,XiaodongWANG,SeongH,KIM,LinmaoQIAN,TribologyofSi/SiO2inhumidair:transitionfromseverechemicalweartowearlessbehavioratnanoscale,Langmuir,2015(SCI) 38.LeiCHEN,YajunYANG,HongtuHE,SeongH,KIM,LinmaoQIAN,Effectofcoadsorptionofwaterandalcoholvaporonthenanowearofsilicon,Wear,2015(SCI) 39.JianGUO,BingjunYU,LeiCHEN,LinmaoQIAN,NondestructivenanofabricationonSi(100)surfacebytribochemistryinducedselectiveetching,ScientificReports,2015(SCI) 40.XiaodongWANG,SeongH,KIM,ChengCHEN,LeiCHEN,HongtuHE,LinmaoQIAN,Humiditydependenceoftribochemicalwearofmonocrystallinesilicon,ACSAppl.Mater.Interfaces,2015(SCI) 41.BingjunYU,JianGAO,LeiCHEN,LinmaoQIAN,Effectofslidingvelocityontribochemicalremovalofgalliumarsenidesurface,Wear,2015(SCI) 42.DavidJ,MARCHAND,LeiCHEN,YonggangMENG,LinmaoQIAN,SeongH,KIM,Effectsofvaporenvironmentandcounter-surfacechemistryontribochemicalwearofsiliconwafers,TribologyLetters,2014(SCI) 43.JiaxinYU,LeiCHEN,LinmaoQIAN,DanluSONG,YongCAI,Investigationofhumidity-dependentnanotribologybehaviorsofSi(100)/SiO2pairmovingfromsticktoslip,AppliedSurfaceScience,2013(SCI) 44.XiaodongWANG,ChenfeiSONG,BingjunYU,LeiCHEN,LinmaoQIAN,NanowearbehaviourofmonocrystallinesiliconagainstSiO2tipinwater,Wear,2013(SCI) 45.徐相杰,余丙军,陈磊,钱林茂,滑动速度对单晶硅在不同接触尺度下磨损的影响规律研究,机械工程学报,2013(EI) 46.LeiCHEN,MingchuYANG,ChenfeiSONG,BingjunYU,LinmaoQIAN,Is2nmDLCcoatingenoughtoresistthenanowearofsilicon,Wear,2013(SCI) 47.LeiCHEN,SeongH,KIM,XiaodongWANG,LinmaoQIAN,Running-inprocessofSi-SiOx/SiO2pairatnanoscale-Sharpdropsinfrictionandwearrateduringinitialcycles,Friction,2013(SCI) 48.LeiCHEN,MingchuYANG,JiaxinYU,LinmaoQIAN,ZhongrongZHOU,NanofrettingbehavioursofultrathinDLCcoatingonSi(100)substrate,Wear,2011(SCI) 49.XiaodongWANG,JiaxinYU,LeiCHEN,LinmaoQIAN,ZhongrongZHOU,EffectsofwaterandoxygenonthetribochemicalwearofmonocrystallineSi(100)againstSiO2spherebysimulatingthecontactconditionsinMEMS,Wear,2011(SCI)

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