机构旨在为大家提供更加全面、深入的导师解析和科研辅导！每期我们会邀请团队的博士对各个领域的教授导师进行详细解析，从教授简介与研究背景 / 主要研究方向与成果分析 / 研究方法与特色 / 研究前沿与发展趋势 / 对有意申请教授课题组的建议这五个方面，帮助大家更好地了解导师，学会科研！
教授简介与研究背景
刘教授现任天津大学理学院物理系教授、博士生导师，长期从事凝聚态物理与多铁材料领域的研究。其学术背景深厚，兼具实验与理论交叉研究经验：2004年于中国科学院物理研究所获得凝聚态物理博士学位后，先后在日本大阪大学（JSPS特别研究员）和美国国家标准与技术研究院（NIST）从事访问研究，形成了材料制备、表征与计算三位一体的研究体系。
自2008年加入天津大学以来，刘教授主持完成多项国家自然科学基金项目（含面上、青年基金）、省部级课题及国家重点研发计划子课题，累计科研经费超过400万元。
刘教授的研究方向聚焦于多铁性材料的结构-性能关联性，尤其擅长陶瓷与纳米材料的制备、光电磁性能调控及第一性原理计算。其国际化的学术经历（如NIST的访问学者身份）使其研究兼具前沿性与应用潜力。教学方面，她主讲《大学物理》系列课程及《凝聚态与材料物理》，注重基础理论与实验能力的结合，培养的多名研究生进入国际顶尖学府深造（如日本北海道大学、新加坡国立大学）。
主要研究方向与成果分析
刘教授课题组的研究体系围绕多铁材料展开，可归纳为三大方向：
1. 多铁材料的结构与性能研究
通过调控BiFeO₃、Ca₃Ti₂O₇等体系的掺杂（如Na、Rh、Ru），团队在铁电、压电性能优化方面取得突破。例如，在Na掺杂的Ca₃Ti₂O₇体系中，刘教授团队发现其压电系数呈现反常负响应（Negative Piezoelectricity），这一现象与氧八面体倾斜模式的改变直接相关（J. Am. Ceram. Soc., 2020）。该成果为设计新型柔性传感器提供了理论依据。
2. 低维多铁纳米结构制备
课题组开发了水热法、溶胶-凝胶法结合模板自组装的纳米颗粒/线/管合成技术。以BiFeO₃为例，通过Ba-Rb共掺杂，成功制备出室温下兼具铁电性与磁性的纳米颗粒，其交换偏置效应（Exchange Bias）达120 Oe（J. Alloys Compd., 2017）。这一成果在磁电存储器领域具有应用潜力。
3. 第一性原理计算与性能预测
刘教授团队将密度泛函理论（DFT）与机器学习结合，系统研究多铁材料的能带结构、自旋轨道耦合效应。近期对有机-无机杂化钙钛矿（MV）AI₃Cl₂（A=Bi, Sb）的计算表明，电场可调控其Rashba自旋分裂效应（Phys. Rev. B, 2021），为自旋电子学器件设计提供了新思路。
代表性成果突破：
· 反常压电效应：在传统铁电材料中实现负压电系数，突破线性响应限制。
· 室温多铁性：通过纳米尺度掺杂使BiFeO₃在300 K下同时呈现铁电性与铁磁性。
· 计算指导实验：率先建立多铁材料“掺杂-结构-性能”数据库，加速新材料研发。
研究方法与特色
刘教授课题组的核心竞争力体现在“实验-计算-应用”三位一体研究范式：
1. 特色实验技术
· 原位表征技术：利用PFM（压电力显微镜）和LTEM（洛伦兹透射电镜）实现铁电畴动态观测（Phys. Lett. A, 2020）。
· 纳米工程化：通过静电纺丝技术制备直径<50 nm的BiFeO₃纳米纤维，突破传统陶瓷工艺局限。
2. 计算模拟优势
·采用VASP、Materials Studio等软件进行高通量计算，结合机器学习预测掺杂效应。
·与美国NIST合作建立材料基因工程数据库，实现数据驱动的新材料设计。
3. 学科交叉融合
·将多铁材料研究拓展至光催化（如紫外-可见光探测器设计，Inorg. Chem., 2020）、新能源器件（如铁电光伏效应）等领域。
研究前沿与发展趋势
当前多铁材料领域呈现三大趋势，刘教授团队均处于前沿布局：
1. 二维/低维多铁体系
新型准二维Ruddlesden-Popper相材料（如Sr₃Sn₂O₇）因其层间耦合效应成为研究热点。刘教授2024年发表的Sr₃Sn₂O₇陶瓷电学性能研究（J. Am. Ceram. Soc.）揭示了应变工程对铁电响应的调控机制。
2. 计算材料学深度应用
团队近期开发的“掺杂-能带-自旋”多尺度模型（J. Solid State Chem., 2023），可预测Fe掺杂对Ca₃Ti₂O₇光学带隙的影响，误差<0.1 eV。
3. 交叉学科突破
· 柔性电子：基于BiFeO₃纳米线的可穿戴应力传感器原型已进入测试阶段。
· 量子材料：在Ru掺杂Ca₃Mn₂O₇体系中观察到反常磁增强效应（J. Am. Ceram. Soc., 2023），预示拓扑磁电耦合的新可能。
对有意申请教授课题组的建议
针对有意加入刘教授课题组的申请者，建议从以下五方面准备：
1. 夯实专业基础
· 必修课程：固体物理、材料表征技术（XRD、SEM）、计算物理基础。
· 技能储备：至少掌握一种材料模拟软件（VASP/Quantum ESPRESSO）或数据分析工具（Python/Origin）。
2. 明确研究方向匹配度
· 实验方向：需具备溶胶-凝胶法、水热合成等湿化学实验经验。
· 计算方向：熟悉Linux系统操作及脚本编写者优先。
3. 主动建立学术联系
·精读刘教授近三年论文（重点关注J. Am. Ceram. Soc.、Phys. Rev. B等期刊），提炼1-2个科学问题在邮件中探讨。
·通过TJU物理系官网获取最新招生信息，关注每年3-4月的暑期科研开放申请。
4. 突出交叉创新能力
课题组青睐具有以下背景的申请者：
·物理+化学双专业背景
·参与过大学生创新计划（如国创项目）
·发表过材料类SCI论文（即使为共同作者）
5. 职业规划衔接
刘教授团队毕业生职业路径多元，建议提前规划：
· 学术路径：积累2篇以上一作论文，争取联合培养（课题组与NIST、大阪大学有固定合作）。
· 产业路径：关注课题组与京东方、北方华创的横向项目，积累器件开发经验。
【竞赛报名/项目咨询+微信：mollywei007】
