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传感科学与工程系

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刘大力

 

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一、 简 历

    刘大力,女,196510月出生,教授,博士生导师,1987年毕业于吉林大学电子科学系半导体物理与器件专业,同年考入中国科学院长春物理研究所攻读硕士学位,分别于1990年和1998年毕业于中国科学院长春物理研究所,获“理学硕士学位”和“理学博士学位”。1990 --1998年 在长春物理所从事集成光学和非线性导波光学的研究工作,1993年晋升为助理研究员。1998—2000年 在吉林大学南湖校区通信工程学院工作,19991月晋升为副教授。2000年进入吉林大学电子科学与工程学院工作,20019月晋升为教授。200312月被评聘为微电子学与固体电子学学科博士生导师。自90年以来一直从事集成光电子学、非线性导波光栅和ZnOZnSe等半导体材料及其光电器件的研究工作。曾参加过国家自然科学基金项目:“掺半导体玻璃波导非线性光学特性研究”、“非线性导波光学光栅研究” 、“MOCVD法生长高阻ZnO薄膜及其紫外光探测器的研制”和“863”项目“半导体玻璃光双稳器件”、“印刷电路板间互连用光导板”等和科学院军工项目:“声光频谱分析器”、吉林省科技发展计划项目“新型宽带半导体ZnO材料的研究”研究工作。主持并完成了199698年度国家自然科学青年基金项目“可编程全光动态光栅光互连的研究”。作为项目负责人承担并完成了20012004年度国家863计划项目 :“ZnO薄膜材料的新型MOCVD生长及其激光器的研究”和20062008年度科技部中小企业创新基金项目:“基于半导体色敏传感技术的新型口腔用电脑比色仪”。现主要从事纳米ZnO材料及其复合材料的光电化学生物传感器和钙钛矿太阳能电池的研究的研究工作。曾在国内外刊物及会议上发表论文80余篇。

二、研究方向

    光电子材料与器件研究

    1. 基于新型纳米复合功能材料的光电化学生物传感器研究

    2. 钙钛矿太阳能电池的研究

三、承担科研项目及获奖

1.承担科研项目

1)国家“863”项目“ZnO薄膜材料的新型MOCVD生长及其激光器的研究, 负责人,2001.7-2004.6

2) 吉林省科技发展计划项目“新型宽带半导体ZnO材料的研究”,主要参加者,2003.8-2005.10

3)科技部中小企业创新基金“基于半导体色敏传感技术的新型口腔用电脑比色仪”, 负责人, 2006.6-2008.6

4)横向课题“硅色敏传感器的研制”, 负责人,2007.1-2009.12

5)横向课题“高精度加速度传感器研制”, 负责人,2009.3-2011.12

6)国家“863”子项目“具有水氧阻隔作用的无机介质薄膜层制备工艺研究”, 负责人, 2011.5-2014.12

7)吉林省自然科学基金项目“纳米Ag/ZnO光子晶体的制备及其生物传感应用”, 负责人,2014.1-2016.12

8)吉林省发改委项目“用于肿瘤早期诊断的光电化学生物传感器的研究与开发”,负责人,2015.1-2017.12

2.科研获奖

1)作为主要参加者获1993年度中国科学院自然科学三等奖,获奖项目为半导体玻璃光双稳器件研究

2)作为主要参加者获1995年度中国科学院长春分院自然科学一等奖,获奖项目为导波光栅制备的新原理与新方法研究

3)作为主要参加者获2004年度吉林省科学技术成果,成果名称:ZnO薄膜的MOCVD生长研究。

四、 讲授课程

     本科生课程:

   《电动力学》 2012-现在)

   《光纤通信原理与系统》 2001-2011

   《电磁场与电磁波》  1998-2000

   《天线与电波传播》   2000-2001

五、代表性工作及论文

   代表性工作

1、基于纳米ZnO薄膜的声表面波生物传感器的研究

    采用数值分析的方法,分析论证了基于ZnO/SiO2/Si结构的声表面波(SAW)生物传感器的质量灵敏度和机电耦合系数、温度延迟系数及压电导波层厚度之间的关系,获得了最优化的基于纳米ZnO薄膜SAW生物传感器的结构参数。为进一步研究ZnO/SiO2/Si结构SAW生物传感器的制作和应用奠定了基础。该成果发表于Materials Science & Engineering C, 30 (2010) 11751182

2、基于新型纳米信息功能材料的生物传感器研究

   开展了ZnO光子晶体及其纳米复合材料的光电特性及其光电化学生物传感器研究,获得了一些有价值的结果

1)在光电化学传感方面研究

采用自组装PMMA胶体晶体模板结合溶胶-凝胶的方法,制备了光子带隙可控的ZnO反蛋白石光子晶体。采用溶剂热的方法制备了Ag2S量子点,利用静电吸附制备出Ag2S量子点修饰的ZnO光子晶体电极,获得了灵敏度高和稳定性较好的光电化学生物传感器,该传感器对甲胎蛋白的检测线性范围是0.05-200ng/mL,最低检测限是8pg/mL,具有很好的重复性和特异性。该成果发表于SCIENTIFIC REPORTS | 62016: 38400 |.

利用水热合成方法,合成了形貌和尺寸均一的硫化镉量子点(CdS QDs),制备了氧化锌反蛋白石结构光子晶体电极(ZnOIOPCs/FTO)。先把甲胎蛋白(AFP)和葡萄糖氧化酶(GOX)分别连接在CdS QDs上,形成AFP-CdS-GOX复合物,利用AFP抗体和AFP-CdS-GOX复合物的免疫结合原理,成功地应用于甲胎蛋白的检测。该生物传感器对于AFP检测的线性范围是0.1ng/ml- 500ng/ml,检测限为0.01ng/ml。此项研究工作也为实现其它蛋白质的检测提供了一个有效的方法。该成果发表于Biosensors and Bioelectronics 201574411–417

2)在电化学生物传感方面研究

开展了石墨烯和Au NPs复合结构(Au NPs/GO)的抗坏血酸生物传感特性研究,通过控制材料合成过程中氯金酸(HAuCl4)的浓度,利用柠檬酸钠在GO表面还原Au3+的方法,制备了一系列不同Au纳米颗粒负载量的Au/GO纳米复合材料。并基于这种复合材料制备了能够进行抗坏血酸无酶检测的电化学生物传感器,进行了在人血清环境下和医用药物环境下的抗坏血酸浓度测试,两种环境下的灵敏度误差范围均未超过10%。这种能够在复杂环境下进行抗坏血酸浓度测试的电化学传感器体现了其作为产品开发的应用价值。该成果发表于SCIENTIFIC REPORTS | 42014: 7515 |

通过静电纺丝方法制备了IrOx管套线结构,制作了基于IrOx纳米纤维/壳聚糖的甲胎蛋白传感器, 获得较高灵敏度和快速响应。其检测线性范围是0.05-150ng/mL,最低检测限是0.02ng/mL,有望用于实际人体血清的检测。该成果发表于ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 22719 – 22726

合成了具有不同长径比的金纳米棒(GNRs, 制备了基于不同长径比金纳米棒的甲胎蛋白生物传感器,表现出较宽的线性范围和低检测限(0.04 ng/mL)。 该成果发表于SCIENTIFIC REPORTS | 5 (2015) : 9939 |

3在钙钛矿太阳能电池研究方面

研究了Bi3+掺杂对钙钛矿薄膜(FA0.83MA0.17Pb(I0.83Br0.17)3)结构、电学和光学性能的影响以及相应的PSCs性能。Bi3+改性PSCs具有更好的热稳定性、光伏响应和重复性,其原因是晶界降低,晶化能力增强,以及钙钛矿薄膜中电子萃取的改善。研究结果表明,改进后的优化PSC的功率转换效率(PCE)19.4%,在100~180°C范围内具有较好的耐热性能,提高了长期稳定性。由于钙钛矿光活性层中结构缺陷的有效改性,使改性后的器件降解速率降低了一个数量级。结果揭示了钙钛矿膜的结晶起源和热稳定性,为解决PSCs的热稳定性问题提供了一条途径。该成果发表于Adv. Energy Mater. 2018, 1703659

    近期发表主要论文(2008-2018)

1、Cong Chen(学生), Dali Liu, Boxue Zhang, Wenbo Bi, Hao Li, Junjie Jin, Xu Chen, Lin Xu, Hongwei Song,* and Qilin Dai*Carrier Interfacial Engineering by Bismuth Modification for Efficient and Thermoresistant Perovskite Solar CellsAdv. Energy Mater. 2018, 1703659。(指导教师)

2、D. Zhou(学生), D. Liu, W. Xu*, X. Bai, H. Song*, Cerium and Ytterbium codoped Halide Perovskite Quantum Dots: A Novel and Efficient Downconverter for Improving the Performance of Silicon Solar Cells, Adv. Mater., 2017, 29, 1704149.(指导教师)

3、D. Zhou(学生), D. Liu, W. Xu,* H. Song*, Semiconductor plasmon-sensitized broadband upconversion and its enhancement effect on the power conversion efficiency of perovskite solar cells, J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 16559–16567.(指导教师)

4、Yandong Jiang(学生), Dali Liu*, Yudan Yang, RuXu, Tianxiang Zhang, Kuang Sheng &Hongwei SongPhotoelectrochemical detection of alpha-fetoprotein based on ZnO inverse opals structure electrodes modified by Ag2S nanoparticlesSCIENTIFIC REPORTS| 62016:38400 | DOI: 10.1038/srep38400.(通讯作者)

5、RuXu(学生), YandongJiang, LeiXia, TianxiangZhang, LinXu, ShuangZhang, DaliLiu*, Hongwei Song, A sensitive photoelectrochemical biosensor for AFP detection based on ZnO inverse opal electrodes with signal amplification of CdS-QDs, Biosensors and Bioelectronics, 201574411–417.(通讯作者)

6、Lei Xia(学生), JianSong, RuXu, DaliLiu*, BiaoDong, LinXu, Hongwei SongZinc oxide inverse opal electrodes modified by glucose oxidase for electrochemical and photoelectrochemical biosensor Biosensors and Bioelectronics201459350–357 。(通讯作者)

7、Lei Xia(学生), LinXu, JianSong, RuXu, DaliLiu*, BiaoDong, Hongwei Songquantum dots modified CuO inverse opal electrodes for ultrasensitive electrochemical and photoelectrochemical biosensor, SCIENTIFIC REPORTS| 5 (2015):10838 | DOI: 10.1038/srep10838.(通讯作者)

8、Jian Song(学生), Lin Xu, Ruiqing Xing, Qingling Li, Chunyang Zhou, Dali Liu*&Hongwei SongSynthesis of Au/Graphene Oxide Composites for Selective and Sensitive Electrochemical Detection of Ascorbic AcidSCIENTIFIC REPORTS | 4  (2014): 7515 | DOI: 10.1038/srep07515。(通讯作者)

9、Chunyang Zhou(学生), Dali Liu,* and Shaojun DongInnovative Bimolecular-Based Advanced Logic Operations: A Prime Discriminator and An Odd Parity CheckerACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 2084920855。(通讯作者)

10、Chunyang Zhou(学生), Dali Liu, Lin Xu, Qingling Li, Jian Son, SaiXu, Ruiqing Xing &Hongwei Song, A sensitive labelfree amperometricimmunosensor for alpha-fetoprotein based on gold nanorods with different aspect ratio, SCIENTIFIC REPORTS | 5 (2015) : 9939 | DOI: 10.1038/srep09939。(指导教师)

11、Chunyang Zhou(学生), Lin Xu, Jian Song, Ruiqing Xing, SaiXu, Dali Liu&Hongwei SongUltrasensitive non-enzymatic glucose sensor based on three-dimensional network of ZnO-CuO hierarchical nanocomposites by electrospinningSCIENTIFIC REPORTS | 4 (2014) : 7382 | DOI: 10.1038/srep07382。(指导教师)

12、Qingling Li(学生), Dali Liu, Lin Xu, Ruiqing Xing, Wei Liu, Kuang Sheng, and Hongwei Song, Wire-in-Tube IrOx Architectures: Alternative Label-Free Immunosensor for Amperometric Immunoassay toward αFetoprotein, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 22719–22726。(指导教师)

13、Jian Song(学生), Lin Xu, Chunyang Zhou, Ruiqing Xing, Qilin Dai, Dali Liu, and Hongwei Song*,Synthesis of Graphene Oxide Based CuO Nanoparticles Composite Electrode for Highly Enhanced Nonenzymatic Glucose Detection, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 1292812934.(指导教师)

14、Jiansheng Chen(学生), Lin Xu, Ruiqing Xing, Jian Song, Hongwei Song, Dali Liu and Ji Zhou, Electrospun three-dimensional porous CuO/TiO2 hierarchical nanocomposite electrode for nonenzymatic glucose biosensingElectrochem. Commun.2012, 20, 75-78。(通讯作者)

15、Xi Chen(学生), Dali Liu, Isospectral flow method for nonnegative inverse eigenvalue problem with prescribed structureJournal of Computational and Applied Mathematics 235 (2011) 3990–4002。(指导教师)

16、Xi Chen(学生), Dali Liu*, Analysis of viscosity sensitivity for liquid property detection applications based on SAW sensorsMaterials Science & Engineering C, 30 (2010) 11751182。(通讯作者)

17、Liu Dali*, Wang Guolei, Dong Biao, Bai Xue, Wang Yu, Song Hongwei, Xu LinElectrospinning preparation and properties of NaGdF4:Eu3t nanowires Solid State Sciences 12 (2010) 1837-1842

18、Xi Chen(学生), Dali Liu, Jiansheng Chen and Guolei Wang, The effect of a SiO2 layer on the performance of a ZnO-based SAW device for high sensitivity biosensor application, Smart Mater. Struct., 18 (2009) 115021(8pp). (通讯作者)

19、Chen X(学生)i, Liu DaliTemperature stability of ZnO-based Love wave biosensor with SiO2 buffer layerSensors and Actuators A: Physical1562009317-322. (通讯作者)

20、Zengliang Shi(学生), Dali Liu, Design of Tooth Color Measurement System Based on Silicon double PN-junction Color SensorFrontiers of electrical and electronic engineering in ChinaVol.4, No.3, p318-322, 2009。(通讯作者)

21、Zengliang Shi(学生), Dali Liu, Effect of oxygen partial pressure on conductivity type of MgZnO nanocrystalline thin films prepared by metal-organic chemical vapor depositionMicroelectronics Journal2008391583– 1586。(通讯作者)

22、Zengliang Shi(学生), Dali Liu, Growth and properties analysis of metal-organic chemical vapor deposited MgxZn1-xO films on C-Al2O3 substratesFrontier of Mechanical Engineering in China 2008, 3(3):261–264。(通讯作者)

六、 报考要求

     博士生:有较强理论基础知识和实验技能,有较高的外语写作水平和计算机运用能力。

     硕士生:有较强理论基础知识和良好的实验素质。

七、毕业生去向

     主要去向:国外博士后,国内高校、研究所,大型国企,公司等,如:东南大学,吉林大学,中国科学院大连化学物理研究所,一汽,中兴公司,北京专利局下属公司等。

八、 联系方式

     办公室:吉林大学理科实验楼DD306房间

     电话:0431-851682418209(办)

     手机: 13196003606

     E-mail: ldl@jlu.edu.cn

     通信地址:长春市前进大街2699号理科实验楼D

               吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室

     邮编:130012




 

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