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刘国栋

基本概况
姓 名:刘国栋 性 别:男
学  位:博 士 出生年月:1978年10月
民 族:汉
联系方式:电子邮件:gdliu1978@yahoo.com.cn
工作单位:河北工业大学材料学院


刘国栋:
理学博士,教授。河北省高校百名优秀创新人才。天津市真空协会理事,河北工业大学材料学院信息功能材料研究所副所长。自2001年至今,一直从事磁致伸缩材料,半金属材料,磁性形状记忆合金和新型金属间化合物等磁性功能材料的制备与物性研究。2007年获德国洪堡基金资助,在德国Mainz大学开展博士后工作。归国后被河北工业大学聘为教授继续从事磁性功能材料方面的研究。近五年在Appl. Phys. Lett、 Phys. Rev. B、J Appl Phys等发表相关领域论文40多篇,全部被SCI收录。申请专利4项。目前,正在主持国家自然科学基金一项,主持河北省高效百名优秀创新人才计划一项,归国人员启动项目一项,获河北省自然科学二等奖一项(第一完成人)。另外,作为骨干研究成员,完成了国家重点基金1项,自然科学基金1项,省部级项目多项。
教育及工作经历:
 2008.12-现在,河北工业大学, 教授
 2007年8月—2008年9月
获德国洪堡奖学金(Alexander von Humboldt fellowship)
德国美茵茨大学(Johannes Gutenberg University, Mainz) 博士后(洪堡学者Humboldtian)
 2004年9月—2007年6月
重庆大学理学院和中科院物理所 凝聚态物理 理学博士学位
 2001年9月—2004年3月
河北工业大学材料学院和中科院物理所 材料物理与化学专业 工学硕士学位
 1997年9月—2001年6月
河北工业大学物理系 应用物理专业 理学学士学位
主要研究方向
1) 半金属材料
2) 铁磁性形状记忆合金
3) 新型磁致伸缩材料
4) 新型金属间化合物探索
主要研究成果
本人在近五年内发表文章40多篇,全部被SCI索引。其中第一作者已发表APL和PRB文章共4篇。已经投稿正在评审和修改的两篇:PRB和APL各一篇。申请专利五项,其中第一发明人2项。下面总结了已发表的部分主要成果,部分文章列在附录中。
1) 首次发现并报道了一种新的具有铁磁性形状记忆效应的Heusler合金Mn2NiGa,明确提出合金形成一种不同于传统L21结构的新型高有序结构―CuHg2Ti型结构。这一材料及其结构的提出极大拓宽了Heusler型合金的研究范围,推动了铁磁性形状记忆合金从完全的铁磁性材料向亚铁磁性材料研究的转变,对于研究和开发磁场诱导热弹性马氏体相变具有深远的影响。该内容发表在PRB和APL:
① G. D. Liu et al. Physical and electronic structure and magnetism of Mn2NiGa: Experiment and density-functional theory calculations. Physical Review B.2006.74.054435.
② G. D. Liu et al. Martensitic transformation and shape memory effect in a ferromagnetic shape memory alloy: Mn2NiGa. Applied Physics Letters. 2005.87.262504.
专利:刘国栋等, 具有双向形状记忆效应的磁性材料及单晶制备方法。 申请号:200410080015.X
2) 通过构建CuHg2Ti型结构合金,利用第一性原理计算预计出一批新的半金属材料:如Mn2CoZ (Z=Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb)等。深入研究了材料的半金属带隙形成机理和磁性的变化行为,首次发现并提出合金中半金属带隙的形成来源于两种机制。并以此研究为基础提出了一条开发亚铁磁和反铁磁半金属材料的新路径。推动了本领域的向前发展。进一步,在实验上成功合成了Mn2CoZ (Z=Al, Ga, In, Ge, Sn, Sb)六种合金,成为极好的自旋电子学应用领域的候选材料。该内容发表在PRB:
① G. D. Liu et al. Mn2CoZ (Z=Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb) compounds: structural, electronic, and magnetic properties. Physical Review B. 2008,77,014424.
② G. D. Liu et al. Ab initio calculations and measurement of the magnetic and electronic structure of the halfmetallic ferrimagnetic Heusler compound Mn2CoSn. Physical Review B. (submitted).
③ G. D. Liu et al. Investigation on the half-metallicity and anti-ferromagnetism of the quaternary Co-Mn-V-Al Heusler alloy Applied Physics Letters. (submitted)
专利:刘国栋等, 具有高自旋极化率的半金属磁性材料。申请号: 200510109166.8
3) 非稀土基大磁致伸缩材料(FeGa,FeAl)是目前磁致伸缩材料领域研究的热点之一。在本人的工作中首次将非稀土基材料的磁致伸缩开发到与稀土基材料相同的数量基,把非稀土磁致伸缩材料推向了实际应用。并深入探讨了非稀土材料中大磁致伸缩材料的形成机理。该内容发表在APL和JAP:
① G. D. Liu, et al. Giant magnetostriction on Fe85Ga15 stacked ribbon samples. Applied Physics Letters.2004.84.2124-2126.
② G. D. Liu, X. F. Dai, Z. H. Liu, J. L. Chen, G. H. Wu. Structure, magnetostriction, and magnetic properties of melt-spun Fe-Ga alloys. Journal of Applied Physics.2006.99.093904.
4) “强制高有序探索”是我们提出的开发高有序材料的一个新路径。以此为基础我们合成了一批新的具有各种功能特性(如:热电材料,半导体材料,半金属材料)的金属间化合物。通过第一性原理计算深入研究他们的电子结构和基本物性。
获得奖励:
1. 新型磁性功能材料的开发与悟性研究, 河北省自然科学二等奖,2009(第一完成人)
主持和参加的科研项目:
1) 主持:具有低磁矩的CuHg2Ti型高自旋极化材料研究,国家自然科学基金青年50901027
2) 主持:河北省高校百名优秀创新人才支持计划 一项
3) 主持:回国留学人员启动基金 一项
4) 马氏体相变中的非均匀原子团促散射磁电阻研究,国家自然科学基金项目,编号:50571113
5) 强制高有序合金磁性材料的研究,国家自然科学基金项目,编号:50371101
6) 新型磁致伸缩材料的合金化和微观机制研究,国家基金委重点基金,编号:50531010


附 录
A近五年发表的部分论文
[1] G. D. Liu, L. B. Liu, Z. H. Liu, M. Zhang, J. L. Chen, J. Q. Li, G. H. Wu, Y. X. Li, J. P. Qu, T. S. Chin. Giant magnetostriction on Fe85Ga15 stacked ribbon samples. Applied Physics Letters.2004.84.2124-2126.(影响因子:3.596)
[2] G. D. Liu, J. L. Chen, Z. H. Liu, X. F. Dai, G. H. Wu, B. Zhang, X. X. Zhang. Martensitic transformation and shape memory effect in a ferromagnetic shape memory alloy: Mn2NiGa. Applied Physics Letters. 2005.87.262504. (影响因子:3.596)
[3] G. D. Liu, X. F. Dai, S. Y. Yu, Z. Y. Zhu, J. L. Chen, G. H. Wu, H. Zhu, J.Q. Xiao. Physical and electronic structure and magnetism of Mn2NiGa: Experiment and density-functional theory calculations. Physical Review B.2006.74.054435. (影响因子:3.172)
[4] G. D. Liu, X. F. Dai, H. Y. Liu, J. L. Chen, Y. X. Li, G. Xiao, G. H. Wu. Mn2CoZ (Z=Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb) compounds: structural, electronic, and magnetic properties. Physical Review B. 2008,77,014424. (影响因子:3.172)
[5] G. D. Liu, X. F. Dai, Z. H. Liu, J. L. Chen, G. H. Wu. Structure, magnetostriction, and magnetic properties of melt-spun Fe-Ga alloys. Journal of Applied Physics.2006.99.093904. (影响因子:2.171)
[6] G. D. Liu, J. L. Chen, Y. T.Cui, Z. H. Liu, M. Zhang, G. H. Wu, E. Bruck, F. R. de Boer, F. B. Meng, Y. X. Li. Characterization of preferential orientation of martensitic variants in a single crystal of NiMnGa. Solid State Communications.2004.130.687-690. (影响因子:1.535)
[7] G. D. Liu, Z. H. Liu, X. F. Dai, S. Y. Yu, J. L. Chen, G. H. Wu. Investigation on ferromagnetic shape memory alloys. Science and Technology of Advanced Materials.2005.6.772-777. (影响因子:1.27)
[8] 刘国栋,王新强,代学芳,柳祝红,于淑云,陈京兰,吴光恒. Si掺杂的铁磁性形状记忆合金Co50Ni21Ga29Six的物性研究.物理学报.2007.56.1686-1690. (影响因子:1.27)
[9] 刘国栋,王新强,代学芳,柳祝红,于淑云,陈京兰,吴光恒. Fe和Co元素在铁磁性形状记忆合金Mn50Ni25-xFe(Co)xGa25中的作用.物理学报.2006.55.4883-4887. (影响因子:1.27)
[10] 刘国栋, 李养贤,胡海宁,曲静萍,柳祝红,代学芳,张铭,崔玉亭,陈京兰,吴光恒. 甩带Fe85Ga15 合金的巨磁致伸缩研究.物理学报.2004.53.3191-3195. (影响因子:1.27)
[11] Z. H. Liu, G. D. Liu, M. Zhang, G. H. Wu, F. B. Meng, H. Y. Liu, L. Q. Yan, J. P. Qu, Y. X. Li. Large magnetostriction in Fe100-xAlx (15≤x≤30) melt-spun ribbons. Applied Physics Letters.2004.85.1751-1753. (影响因子:3.596)
[12] X. F. Dai, G. D. Liu, Z. H. Liu, G. H. Wu, J. L. Chen, F. B. Meng, H. Y. Liu, L. Q. Yan, J. P. Qu, Y. X. Li, W. G. Wang, J. Q. Xiao. Superelasticity of CoNiGa:Fe single crystals. Applied Physics Letters.2005.87.112504. (影响因子:3.596)
[13] W. H. Wang, G. D. Liu, G. H. Wu. Magnetically controlled high damping in ferromagnetic Ni52Mn24Ga24 single crystal. Applied Physics letters.2006.89.101911. (影响因子:3.596)
[14] X. F. Dai, G. D. Liu, L. J.Chen, J. L. Chen G. H. Wu. Mn2CoSb compound: structural, electronic, transport and magnetic properties. Solid State Communications.2006.140. 533-537. (影响因子:1.535)
[15] Dai, X.F., Liu, G. D., Li, Y.X., Qu, J.P., Li, J., Chen, J.L., Wu, G.H. (2006): Structure and magnetic properties of highly ordered Co2NiGa alloys. Journal of Applied Physics 2007.1.101. (影响因子:2.172)
[16] M. Zhang, G. D. Liu, Y. T. Cui, H. N. Hu, Z. H. Liu, J. L. Chen, G. H. Wu, Y. Sui, Z. N. Qian, , X.X. Zhang. Magnetism and transport properties of melt-spun ribbon Cu2MnAl Heusler alloy. Journal of Magnetism and Magnetic Materials.2004.278.328-333. (影响因子:1.704)
[17] Xuefang Dai, Guodong Liu, Gerhard H Fecher, Claudia Felser Yangxian Li, Heyan Liu, New quarternary half metallic material CoFeMnSi, Journal of Applied Physics, 105 (2009) 07E901.
[18] X. F. Dai, G. D. Liu, Z. H. Liu, G. H. Wu, J. L. Chen. Pseudoelasticity of Co50Ni22Ga28:Fe single crystal at room temperature and high temperature of 100 centigrade. Acta Physica Sinica.2005.54.4884-4888.
[19] B. Y. Liu, G. D. Liu, G. H. Wu, F. M. Yang. Structure transition and magnetic properties of (Nd1-xErx)(2)Co15.5V1.5 compounds. Acta Physica Sinica.2004.53.1903-1908.
[20] S. Y. Yu, Z. H. Liu, G. D. Liu, J. L. Chen, Z. X. Cao, G. H. Wu, B. Zhang, X. X Zhang. Large magnetoresistance in single-crystalline Ni50Mn50-xInx alloys (x=14-16) upon martensitic transformation. Applied Physics Letters.89.162503. (影响因子:3.596)
[21] Z. H. Liu, H. N. Hu, G. D. Liu, Y. T. Cui, M. Zhang, J. L. Chen, G. H. Wu, G. Xiao. Electronic structure and ferromagnetism in the martensitic-transformation material Ni2FeGa. Physical Review B.2004.69.134415. (影响因子:3.172)
[22] Y. T. Cui, J. L. Chen, G. D. Liu, G. H. Wu, W. L. Wang. Characteristics of the premartensitic transition strain in ferromagnetic shape memory Ni50.5Mn24.5Ga25 single crystals. Journal of Physics-Condensed Matter.2004.16.3061-3069. (影响因子:2.0)
[23] X. F. Dai, H. Y. Wang, G. D. Liu, Y. G. Wang, X. F. Duan, J. L. Chen, G. H. Wu. Effect of heat treatment on the properties of Co50Ni20Ga30 ferromagnetic shape memory alloy ribbons. Journal of Physics D: Applied Physics.2006.39.2886-2889. (影响因子:2.2)
[24] L. B. Liu, S. Y. Fu, G. D. Liu, G. H. Wu, X. D. Sun, J. Q. Li. Transmission electron microscopy study on the microstructure of Fe85Ga15 alloy. Physica B-Condensed Matter.2005.365.102-108.
[25] 崔玉亭,陈京兰,刘国栋, 吴光恒,廖克俊,王万录. Ni50.5Mn24.5Ga25 单晶的预马氏体相变特性.物理学报.2005.54.263-268.
[26] 崔玉亭,胡海宁,刘国栋, 代学芳,柳祝红,张铭,陈京兰,吴光恒,孟凡斌,闫丽琴,曲静萍,李养贤. 单晶Ni52Mn24Ga24中马上体变体择优取向的物理表征.物理学报.2004.53.1450-1455.
[27] Zhang, W., Qian Z.N., Sui, Y.., Liu, Y.Q., Su, W.H., Zhang, M., Liu, Z.H., Liu, G. D., Wu, G.H. (2006): Magnetism and Hall effect of the Heusler alloy Co2ZrSn synthesized by melt-spinning process. Journal of Magnetism and Magnetic materials 299, 255-259.
[28] Zhang, W., Qian, Z.N., Sui, Y., Liu, Y.Q., Su, W.H., Zhang, M., Liu, Z.H., Liu, G. D., Wu, G.H. (2005): Magnetism and transport properties of Heusler alloy CO2TiSn. Acta Physica Sinica 54, 4879-4883 (in Chinese).
[29] Zhu, Z.Y., Wang, W.Q., Miao, Y.H., Wang, Y.S., Chen, L.J., Dai, X.F., Liu, G. D., Chen, J.L., Wu, G.H. (2005): Dopant effects on martensitic transition and magnetic properties of N51.5W25Ga23.5 materials. Acta Physica Sinica 54, 4894-4897 (in Chinese).
[30] Zhu, Z.Y., Wang, W.Q., Miao, Y.H., Wang, Y.S., Chen, L.J., Dai, X.F., Liu, G. D., Chen, J.L., Wu, G.H. (2005): Characterization of transitions in MnFeP0.45As0.55 compound. Acta Physica Sinica 54, 4909-4913 (in Chinese).
[31] Zhang, W., Qian, Z.N., Sui, Y., Liu YQ, Huang, X.L., Su, W.H., Zhang, M. Liu, Z.H., Liu, G. D., Wu, G.H. (2005): Transport properties and structural phase transition of the Heusler alloy Co2TiAl synthesized by the melt-spinning technique. Physica B-Condensed Matter 367, 205-209.
[32] Wang, B.Y., Qian, Z.N., Yu, S., Liu, Y.Q., Su, W.H., Ming, Z., Liu, Z.H., Liu, G. D., Wu, G.H. (2005): Magnetism and transport properties of Heuser alloy Cu2VAl. Acta Physica Sinica 54, 3386-3390 (in Chinese).
[33] Liu, Z.H., Liu, H., Zhang, X.X., Zhang, X.K., Xiao, J.Q., Zhu, Z.Y., Dai, X.F., Liu, G. D., Chen, J.L., Wu, G.H. (2005): Large negative magnetoresistance in quaternary Heusler alloy Ni50Mn8Fe17Ga25 melt-spun ribbons. Applied Physics Letters 86, (182507-1)- (182507-3). (影响因子:3.596)
[34] Meng, F.B., Li, Y.X., Liu, H.Y., Qu, J.P., Zhang, M., Liu, G. D., Liu, Z.H., Dai, X.F., Chen, J.L., Wu, G.H. (2005): Characterization of martensitic transformation in ferromagnetic shape memory alloys Co-Ni-Ga melt-spun ribbons. Materials Science Forum 475-479, 2033-2036.
[35] Liu, Z.H., Chen, J.L., Hu, H.N., Zhang, M., Dai, X.F., Zhu, Z.Y., Liu, G. D., Wu, G.H., Meng, F.B., Li, Y.X. (2004): The influence of heat treatment on the magnetic and phase transformation properties of quaternary Heusler alloy Ni50Mn8Fe17Ga25 ribbons. Scripta Materialia 51, 1011-1015.
[36] Zhang, M., Cui, Y.T., Liu, Z.H., Liu, G. D., Chen, J.L., Wu, G.H., Sui, Y., Liu, Y.Q., Qian, Z.N.., Bruck, E., de Boer, F.R. (2004): A new Heusler compound Cu2FeAl: electronic structure, magnetism and transport properties. Physica Status Solidi A-applied Research 201, 1570-1577.
[37] Zhang, M., Liu, Z.H., Hu, H.N., Liu, G. D., Cui, Y.T., Wu, G.H., Bruck, E., de Boer, F.R., Li, Y.X. (2004): Half-metallic ferromagnetism in hypothetical semi-Heusler alloys NiVM (M=P, As, Sb, S, Se, and Te). Journal of Applied Physics 95, 7219-7221.
[38] Li, Y.X., Liu, H.Y., Meng, F.B., Yan, L.Q., Liu, G. D., Dai, X.F., Zhang, M., Liu, Z.H., Chen, J.L., Wu, G.H. (2004): Magnetic field-controlled two-way shape memory in CoNiGa single crystals. Applied Physics Letters 84, 3594-3596. (影响因子:3.596)
[39] Zhang, M., Hu, H.N., Liu, Z.H., Liu, G. D., Cui, Y.T., Wu, G.H. (2004): Half-metallic ferromagnetism in the zinc-blende MPo (M = V, Cr, and Mn). Journal of Magnetism and Magnetic Materials 270, 32-37.
[40] Zhang, M., Dai, X.F., Hu, H.N., Liu, G. D., Cui, Y.T., Liu, Z.H., Chen, J.L., Wang, J.L., Wu, G.H. (2003): Search for new half-metallic ferromagnets in semi-Heusler alloys NiCrM (M = P, As, Sb, S, Se and Te). Journal of Physics-condensed Matter 15, 7891-7899.
[41] Zhang, M., Liu, Z.H., Hu, H.N., Cui, Y.T., Liu, G. D., Chen, J.L., Wu, G.H., Sui, Y., Qian, Z.N., Li, Z.Z., Tao, H.J., Zhao, B.R., Wen, H.H. (2003): A new semi-Heusler ferromagnet NiFeSb: electronic structure, magnetism and transport properties. Solid State Communications 128, 107-111.

B申请专利
[1] 刘国栋,代学芳,柳祝红,朱志永,陈京兰,吴光恒。 具有高自旋极化率的半金属磁性材料。申请号: 200510109166.8
[2] 刘国栋,柳祝红,代学芳,朱志永,陈京兰,吴光恒。 具有双向形状记忆效应的磁性材料及单晶制备方法。 申请号:200410080015.X
[3] 于淑云、代学芳、刘国栋、陈京兰、吴光恒,具有磁场驱动马氏体相变效应的磁性材料及其制备方法,申 请 号:200710064282.1
[4] 陈京兰,代学芳,柳祝红,刘国栋,吴光恒,具有磁场可控的超弹性的磁性单晶及制备方法,申请号:2004100003419.9
[5] 于淑云、罗鸿志、朱志永、刘国栋、陈京兰、吴光恒,一种具有磁场驱动马氏体相变效应的磁性材料及其制备方法,申 请 号:200710064895.5
C会议报告
国际会议报告:
[1] Guodong Liu and Claudia Felser, Ferromagnetic shape memory alloy: Mn2NiGa. 2008.2.25-29. Berlin,Germany.
[2] Guodong Liu, Gerhard Fecher and Claudia Felser, Ferrimagnetic Heusler Compounds with High Spin-polarization and low magnetization, IEEE international magnetic conference 2008.3 Madrid, Span.

全国会议报告:
[3] 刘国栋等,纳米团簇对FeGa合金磁致伸缩的影响,2004年全国磁性薄膜会议特邀报告,天津。
[4] 刘国栋,代学芳, 柳祝红,于淑云,陈京兰,吴光恒。Fe,Co对Heusler合金Mn2NiGa结构,马氏体相变和磁性的影响,2005.10, 福建武夷山。
 

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