牛智川

牛智川，男，出生于1963年4月，中国科学院半导体研究所理学博士，博士生导师，中国科学院半导体所研究员，中国科学院大学材料科学与光电技术学院量子光电子学首席教授。^[1][2][3][4]

1996年10月至1998年，牛智川赴德国PDI固体电子学研究所从事博士后研究工作；1998年至1999年，牛智川在美国南加州大学担任研究助理。^[5]2017年5月，牛智川应邀在山西大同大学美术楼六层报告厅作了题为“半导体光源技术”的学术讲座。^[6]2019年，牛智川团队创新设计金属光栅侧向耦合分布反馈（LC-DFB）结构，研制出2μm波段高性能单模激光器，边模抑制比达53dB，输出功率超40mW。^[7]2024年，牛智川团队提出新型湍流散射腔（TSC）结构锑化物激光器，实验显示TSC激光器在1.312W输出功率下光电效率优于传统BA结构，远场分布更集中。^[3]2026年，牛智川团队联合研发出一款高效率、高纯度的双光子发射器，相关成果发表于《自然·材料》。^[7]

牛智川研究领域为砷锑化合物半导体低维异质结构外延生长、受限光电子体系量子物理效应、高性能光电器件和量子信息器件制备。牛智川的研究方向主要为In(Ga)As/GaAs量子结构材料与量子信息器件、In(Ga)AlAs(Sb)/GaSb低维材料与红外光电子器件。^[5]截至2026年3月，牛智川发表SCI论文300余篇，受到国际同行广泛关注，被他引3000余次，研究成果多次被III-VsReview、CompoundSemiconductor、TechniqueInsights、LaserFocusWorld等专题报道。曾获北京市自然科学技术二等奖、中国电子学会自然科学一等奖、中国科学院优秀研究生导师奖等。^[4]牛智川曾获“国家杰出青年科学基金”“新世纪百千万人才工程国家级人选（首批）”“国务院政府特殊津贴”等荣誉。^[1]

1996年10月至1998年，牛智川赴德国PDI固体电子学研究所从事博士后研究工作；1998年至1999年，他前往美国南加州大学担任研究助理。^[5]

2017年5月17日下午，牛智川应邀在山西大同大学美术楼六层报告厅作了题为“半导体光源技术”的学术讲座。^[6]

2019年，牛智川团队在锑化物半导体单模和大功率量子阱激光器研究方面取得新突破。金属光栅侧向耦合分布反馈（LC-DFB）量子阱单模激光器实现2μm波段高边模抑制比（～53dB）下的高功率（>40mW）室温连续输出。成果发表在Appl.Phys.Lett.114,021102(2019)发表后立刻被CompoundSemiconductor亮点专题长篇报道。FP腔量子阱大功率激光器单管和巴条组件分别实现1.62瓦和16瓦的室温连续输出功率，一举突破高端激光器进口限制性能的规定条款。相关成果被选为Chin.Phys.B.28(1)(2019）封面文章。^[8]

2024年，牛智川团队提出新型湍流散射腔（TSC）结构锑化物激光器，实验显示TSC激光器在1.312W输出功率下光电效率优于传统BA结构，远场分布更集中。^[3]

2024年4月15日下午，牛智川应邀来山西师范大学材料科学研究院开展学术报告，在北区2号教学楼A306做了题为《锑化物半导体低维外延材料与量子光电子器件》的学术报告。^[9]

2026年3月，北京量子信息科学研究院袁之良团队联合中国科学院半导体所牛智川团队，在固态量子光源研究上取得重要进展，成功研发出一款高效率、高纯度的双光子发射器。这项工作在单量子点发射体实现双光子态领域迈出了关键一步，具有里程碑意义。相关研究成果发表在国际期刊《自然·材料》上。^[7]

牛智川研究领域为砷锑化合物半导体低维（量子阱、量子线、量子点、超晶格等）异质结构外延生长、受限光电子体系量子物理效应、高性能光电器件和量子信息器件制备。研究方向主要包括：1.In(Ga)As/GaAs量子结构材料与量子信息器件；2.In(Ga)AlAs(Sb)/GaSb低维材料与红外光电子器件^[5]

项目类别项目名称国家重点研发计划量子调控项目（首席）半导体复合量子结构的量子输运机理及量子器件制备国家自然科学基金委重大项目（主持）锑化物低维结构中红外激光器基础理论与关键技术国家基础加强计划重点项目（首席）低噪声超晶格探测器中科院创新部署重点项目（主持）锑化物超晶格宽谱探测器

参考资料：^[5]

年份作者论文题目期刊名称2019Cheng-AoYang,Sheng-WenXie,etal.,Zhi-ChuanNiu*High-power,high-spectral-purityGaSbbasedlaterallycoupleddistributedfeedbacklaserswithmetalgratingsemittingat2μmAppl.Phys.Lett.2018X.Li,H.Wang,etal.,Z.C.Niu*InvestigationofregimeswitchingfrommodelockingtoQ-switchingina2µmInGaSb/AlGaAsSbquantumwelllaserOpticsExpress2017YingYu,Guo-WeiZha,etal.,Zhi-ChuanNiu*Self-assembledsemiconductorquantumdotsdecoratingthefacetsofGaAsnanowireforsinglephotonemissionNationalScienceReview2017DongweiJiang,XiHan,etal.,ZhichuanNiu*Significantlyextendedcutoffwavelengthofverylong-waveinfrareddetectorsbasedonInAs/GaSb/InSb/GaSbsuperlatticesAppl.Phys.Lett.2017YingYu,Yu-MingWei,etal.,Zhi-ChuanNiu*LargeopticalStarkshiftsinsinglequantumdotscoupledtocore–shellGaAs/AlGaAsnanowiresNanoscale2015J.-S.Tang,Z.-Q.Zhou,etal.,Z.-C.Niu*Storageofmultiplesingle-photonpulsesemittedfromaquantumdotinasolid-statequantummemoryNatureCommunications2014YingYu,Xiu-MingDou,etal.,Zhi-ChuanNiu*Self-assembledquantumdotstructuresinahexagonalnanowireforquantumPhotonicsAdvancedMaterials2014GuoweiZha,XiangjunShang,etal.,ZhichuanNiu*Self-assemblyofsinglesquarequantumringingold-freeGaAsnanowiresNanoscale2014GengChen,YangZou,etal.,Zhi-ChuanNiuExperimentalTestoftheStateEstimation-ReversalTradeoffRelationinGeneralQuantumMeasurementsPhysicalReviewX2013YingYu,Mi-FengLi,etal.,Zhi-ChuanNiu*SingleInAsquantumdotgrownatthejunctionofbranchedgold-freeGaAsnanowireNanoLetters

参考资料：^[4]

公开/授权日期发明人列表专利名称专利号2024-03-01单一凡，牛智川，吴东海，徐应强，王国伟，蒋洞微，郝宏玥，周文广，谢若愚，常发冉，李农一种红外探测器的制备方法、红外探测器CN117637908A2023-10-24李农，牛智川，王国伟，徐应强，蒋洞微，吴东海，郝宏玥，倪海桥，苏向斌双极势垒短波红外探测器及制备方法CN116936659A2022-11-22尚向军，牛智川，倪海桥，苏向斌，王国伟，刘汗青，李叔伦，戴德琰利用半导体激光器实现全息光刻的装置CN115373229A2021-03-05张一，牛智川，张宇，徐应强，杨成奥，谢圣文，邵福会，尚金铭一种中红外波长全覆盖可调谐光模块CN111244757B2020-11-13尚向军，牛智川，马奔，倪海桥，李叔伦，陈瑶，何小武光纤耦合单光子源的滤光和二阶关联度测试装置CN111089648B2020-02-14袁野，牛智川，苏向斌，杨成奥，张宇InAs/InSb复合型量子点及其生长方法CN110797751A2019-08-06刘汗青，牛智川，倪海桥，何小武，尚向军基于双腔结构的纠缠光源CN110098563A2019-08-30向伟，王国伟，徐应强，郝宏玥，蒋洞微，任正伟，贺振宏，牛智川一种雪崩光电二极管及其制作方法CN110190148A2017-07-14杨成奥，张宇，廖永平，徐应强，牛智川单模GaSb基半导体激光器及其制备方法CN106953235A2016-05-18郭春妍，徐建星，倪海桥，汪韬，牛智川带有DBR层的太赫兹光电导天线外延结构及制备方法CN105589119A2015-11-25杨成奥，张宇，廖永平，徐应强，牛智川一种集成半导体激光器的制备方法CN105098595A2013-05-01邢军亮，张宇，王国伟，王娟，王丽娟，任正伟，徐应强，牛智川双波长锑化物应变量子阱半导体激光器及其制备方法CN103078252A2013-03-13査国伟，喻颖，李密峰，王莉娟，倪海桥，贺正宏，牛智川制备微透镜阵列的方法CN102967891A2012-12-19倪海桥，丁颖，李密锋，喻颖，査国伟，牛智川多层量子点隧道结串联的有源区宽带增益结构CN102832538A2011-09-21贺继方，尚向军，倪海桥，王海莉，李密峰，朱岩，王莉娟，喻颖，贺正宏，徐应强，牛智川在衬底上生长异变缓冲层的方法CN102194671A2010-08-25张宇，王国伟，汤宝，任正伟，徐应强，牛智川，陈良惠HPT结构的InAs/GaSb超晶格红外光电探测器CN101814545A

参考资料：^[5][注1]

在Nature、Adv. Materials、Phys. Rev. Lett.、NanoLett.、Nanoscale、 Appl. Phys. Lett.等发表SCI论文300余篇，受到国际同行广泛关注，被他引3000余次，研究成果多次被III-VsReview、CompoundSemiconductor、TechniqueInsights、LaserFocusWorld等专题报道。曾获北京市自然科学技术二等奖、中国电子学会自然科学一等奖、中国科学院优秀研究生导师奖等。培养的硕士和博士研究生有多人次获得中国科学院院长优秀奖和冠名奖、中国科学院优秀毕业生奖、国家优秀留学生奖等。^[4]

发现In(Ga)As/GaAs环状量子结构液滴外延现象，发展In(Ga)As/GaAs量子点密度调控和波长拓展技术；研制成功纳米线量子点耦合微柱微腔量子点耦合结构的高速率和全同性单光子发射器件，在单光子量子存储和非线性转换纠缠光子发射器件中得到验证；研制出光通信波段InAs量子点激光器实现了高T0超低阈值室温连续激射；研制出InGaNAsSb/GaAs异变量子阱激光器激射波长突破1.59微米；开拓锑化物窄带隙半导体材料外延和光电器件研究方向，率先研制成功1.8-3.5微米波段锑化物量子阱室温连续激光器、DFB单模激光器、FP腔激光器单管和巴条激光器；研发成功锑化物超晶格大尺寸外延材料，成功应用于2-20微米波段新一代中短波、中长波单色、双色和高温焦平面技术。^[4]

招生专业：1、微电子学与固体电子学；2、半导体材料与器件；3、物理电子学。^[5]

招生方向：新型半导体红外光电材料与器件、半导体纳米材料与光电器件、半导体材料生长与器件制备。^[5]

中国宇航学会光电技术专业第三届委员会委员。中国真空学会纳米与表面第五届学术委员会委员，中国真空学会第六届理事会理事，中国电子学会半导体与集成技术第七届委员会委员。^[3]

牛智川是“国家杰出青年科学基金”获得者，国家重点研发计划量子专项首席科学家，国家重大科学研究计划纳米专项首席科学家。^[4]2006年，牛智川获北京市科技二等奖。2014年，牛智川获中国电子学会自然科学一等奖。^[5]牛智川曾获中科院“BR计划”“新世纪百千万人才工程国家级人选（首批）”“国务院政府特殊津贴”等荣誉。^[1]