清洁能源的开发是当前人类社会可持续发展的重大任务。

离子束技术是一项重要的材料制备和改性技术，已得到广泛的应用，如半导体离子注入、人工关节Ti合金表面处理、材料离子束改性等等。

本课题组的研究重点是离子束技术在能源材料和半导体器件应用研究，包括:

（1）用于催化分解水制氢的半导体、金属光/光电/电催化电极的离子束改性

氢气是一种高效清洁的能源，通过催化产氢的方法可以将各种不稳定的清洁能源转变成H₂而稳定储存。开发高效、廉价、稳定的催化产氢材料成为了当下研究的热点。离子注入是一种重要的材料改性技术，可以提高材料的比表面积、提高整体电导率、调节能带结构以及改变材料的表面电子态结构，从而实现催化产氢效率的提升。课题组近年来在Applied Physics Reviews（2篇）、Advanced Energy Materials（2篇）、ACS Nano、ACS Energy Letter、Small等高水平期刊上发表多篇论文。

（2）新型先进核反应堆用纳米结构抗辐照核材料的制备和离子束性能评价

核能作为一种清洁低碳高效的能源，是解决全球能源危机和环境污染最有效的方法之一。然而，在先进核反应堆中，材料会遭受高离位损伤和大量的氢、氦等嬗变产物，大量气泡和缺陷的形成会导致材料性能严重的退化。提高核反应堆的使用寿命对核电站的安全性和经济性至关重要，而长寿命反应堆的发展取决于材料的性能。为下一代先进核能系统开发同时具有优异的热学、力学性能和高抗辐照损伤能力的先进核材料，是当前面临的一项重大挑战和紧迫任务。

近年来，课题组通过在材料中引入大量的缺陷陷阱（sinks），如晶界、相界、自由表面和界面，开发了多种抗辐照核材料并进行了相关性能和机理研究。课题组近年来在Matter、Acta Materialia（4篇）、Journal of the European Ceramic Society、ACS Applied Materials & Interfaces、Nuclear Fusion (2篇)等高水平期刊上发表多篇论文。

（3）宽禁带半导体材料的离子注入能带结构调控和器件制备

氧化镓材料凭借其禁带宽度大、高击穿场强、价格低廉、易于加工等优势，成为突破现有电力电子器件、射频及光电器件发展瓶颈的关键材料。相比于传统半导体材料，氧化镓材料可以大幅度提高器件击穿电压和抵抗极端环境能力、降低器件能耗，被认为是未来支撑信息、能源、交通、制造、国防等多领域快速发展的重要基础材料。高性能器件工艺开发成为目前世界各国氧化镓材料的研究热点。

拟通过离子注入对氧化镓进行Si或Sn等掺杂，调节氧化镓能带结构，调控载流子浓度和迁移率，制备氧化镓功率和射频器件。