梁　 琨

职称：副教授

职务：博士生导师

学历：研究生

专业：半导体器件物理

电话：010-62208250转602

办公室：北京市海淀区新街口外大街19号

个人主页：http://btmm1.bnu.edu.cn/laoshizhuye/NDL/Index.htm

邮箱： lk@bnu.edu.cn

邮编： 100875

传真：

个人简介

梁琨，博士，北京师范大学物理与天文学院，副教授，博士生导师。

1997年7月毕业于武汉大学物理系，获理学学士学位；在中国科学院半导体研究所接受研究生教育，2003年取得工学博士学位，后进入清华大学电子工程系从事博士后研究。2005年11月，进入北京师范大学新器件实验室工作，实验室主要研究方向为新颖半导体器件物理和半导体光电子学。


         近十余年，新器件实验室主要开展一种被称为硅光电倍增器（SiPM）的单光子探测器的研制，以及相关电子学和应用方面的研究工作。SiPM是一种由工作于雪崩击穿电压之上和具有雪崩淬灭机制的雪崩光电二极管阵列并联构成的，具有极佳的光子数分辨和单光子探测灵敏度的硅基弱光探测器。外延电阻淬灭型硅光电倍增器（EQR SiPM），具有结构紧凑、“死区”面积小、微单元密度高、探测效率高、动态范围大、响应速度快、雪崩电压随温度变化系数小以及性价比高等优点，已成为有代表性的SiPM器件结构之一，特别适合于核医学成像（PET、SPECT、光子计数型CT）、辐射探测与安检、荧光测量、光谱测量等弱光探测与传感领域，在粒子物理与核物理研究、核医学诊疗、激光雷达、荧光检测等领域有非常重要和广泛的应用。

SiPM的工作原理及发展历史参见附件：关于SiPM.pdf 。


教学工作

研究生课程：“半导体材料和器件的表征”，“半导体器件工艺实验”

本科生课程：“核物理实验方法”，“半导体物理与器件”


新器件实验室发表的论文成果：

·       YANG SHAO, HUIXIA ZHANG, JIAYING ZHU, KUN LIANG, RU YANG AND DEJUN HAN, Position sensitive silicon photomultipliers with an intrinsic continuous resistive layer for charge division, OPTICS EXPRESS, 33, 14, 29097-29110, (2025).

·       Characteristics of 1D CRL position sensitive SiPM and its performance in acquiring 2D radiation imaging，YANG SHAO, HUIXIA ZHANG, LIANGLIANG LIU, XINGAN ZHANG, JIAYING ZHU, RU YANG, KUN LIANG, AND DEJUN HAN* Optics Express，Vol. 32, No. 25, 45041-45051, (2024).

·       Xingan Zhang, Yuxiao Liu, Yang Shao, Yongqiang Yan, Ru Yang, Kun Liang, and Dejun Han. One-dimensional Position Sensitive LGAD with DC Coupled and Resistive Charge Division Mechanism ，IEEE Transactions on Nuclear Science，70(5)，(2023).

·       Performance of Active-Quenching SPAD Array Based on the Tri-State Gates of FPGA and Packaged with Bare Chip Stacking Liangliang Liu 1 , Wenxing Lv 1 , Jian Liu 1 , Xingan Zhang 1 , Kun Liang 1 , Ru Yang 1 and Dejun Han 1,2,* Sensors, 23, 4314，(2023). 

·       张琳,谢港,刘宇霄,张慧霞,梁琨,杨茹,韩德俊，“外延电阻淬灭型硅光电倍增器的最新研究进展”，红外与激光工程，51, 6, (2021).

·       Yu Peng, Wenxing Lv, Lei Dai, Tianqi Zhao, Kun Liang, Ru Yang, and Dejun Han，“A Square-Bordered Position-Sensitive Silicon Photomultiplier Toward Distortion-Free Performance With High Spatial Resolution”，IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 41, NO. 12, 1802-1805, (2020).

·       LEI DAI,JIAN LIU,KUN LIANG,RU YANG,DEJUN HAN,AND BO LU，“Realization of a time-correlated photon counting technique for fluorescence analysis”，Biomedical Optics Express，Vol. 11, No. 4，2205-2212, (2020).

·       刘红敏,龙金燕,代雷,张鑫淦,梁琨,杨茹,韩德俊，大动态范围外延电阻淬灭型硅光电倍增器，光学精密工程，28（3）：535-541, (2020).

·       Tianqi Zhao, Lei Dai, Yu Peng, Baicheng Li, Jian Liu, Kun Liang, Ru Yang and Dejun Han, “Feasibility of High-Resolution PET Detector Readout by Two-Dimensional Tetra-Lateral Position-Sensitive Silicon Photomultiplier”, IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences, VOL. 3, NO. 6, pp.621-625 (2019).

·       YU PENG,LEI DAI,TIANQI ZHAO,JIAN LIU,KUN LIANG,RU YANG,AND DEJUN HAN，“Single-photon image sensor at room temperature with only four anodes”，Vol. 27, No. 15 | 22 Jul 2019 | OPTICS EXPRESS 21194-21203.

·       JIAN LIU, LEI DAI, BAOZHOU ZHANG, KUN LIANG, RU YANG, AND DEJUN HAN，“Ultra-Low Level Light Detection Based on the Poisson Statistics Algorithm and a Double Time Windows Technique With Silicon Photomultiplier”，Journal of the Electron Devices Society, Vol.7, pp.722-727 (2019).

·       K. Liang, B. Li, L. Dai, H. Liu, R. Yang and D. Han, “Feasibility of PET detector readout by high-density Silicon Photomultipliers with epitaxial quenching resistors”, Journal of Instrumentation, 14: C05009 ( 2019).

·       Tianqi Zhao ; Yu Peng; Baicheng Li; Ran He; Kun Liang; Ru Yang; Dejun Han ,“High Time Resolved Two-Dimensional Tetra-lateral Position-Sensitive Silicon Photomultiplier”, IEEE Electron Device Letters, 39(2): 232-235 ( 2018).

·       Tianqi Zhao, Baicheng Li, Chenhui Li, Ruiheng Wang, Quanlong Miao, Kun Liang, Ru Yang, Dejun Han,“New Distortion Correction Algorithm for Two-Dimensional Tetra-Lateral Position-Sensitive Silicon Photomultiplier”, IEEE Electron Device Letters, Volume 38, Issue 2, 2017: 228-231.

·       Tianqi Zhao, Rhys Preston, Jiali Jiang, Jianquan Jia, Yi Liu, Kun Liang, Ru Yang,“Dejun Han, “Progresses of silicon photomultiplier technologies with epitaxial quenching resistors”，Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 912 (2018) 252-254

·       TIANQI ZHAO, YU PENG, QUANLONG MIAO, BAICHENG LI, KUN LIANG, RU YANG, AND DEJUN HAN, “One-dimensional single-photon position sensitive silicon photomultiplier and its application in Raman spectroscopy”, OPTICS EXPRESS, Vol. 25, No. 19, Sep 2017: 22820-22828.

·       Baicheng Li, Shenyuan Wang, Chenhui Li, Tianqi Zhao, Quanlong Miao, Ruiheng Wang, Jianquan Jia, Kun Liang, Ru Yang, and Dejun Han “Time-Resolving Characteristics of Pixel- and Charge-Division-Type Position-Sensitive SiPMs With Epitaxial Quenching Resistors”, IEEE Transactions on Electron Devices, May 2017, 64(5):2239.

·       Jiali Jiang, Jianquan Jia, Tianqi Zhao, Kun Liang, Ru Yang, Dejun Han, “Recovery Time of Silicon Photomultiplier with Epitaxial Quenching Resistors”, Instruments (Special Issue: Advances in Particle Detectors and Electronics for Fast Timing), 1, 5 (2017).

·       Tianqi Zhao ; Rhys Preston; Jiali Jiang; Jianquan Jia; Yi Liu; Kun Liang; Ru Yang; Dejun Han ,“Progresses of silicon photomultiplier technologies with epitaxial quenching resistors, Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A, https://doi.org/10.1016/j.nima.2017.11.069.

·       Yu Peng ; Ruiheng Wang; Jianquan Jia; Tianqi Zhao; Kun Liang ; Ru Yang; Dejun Han, “An interdigital SiPM with coincidence measurement for rejection of dark noise”, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A, https://doi.org/10.1016/j.nima.2017.11.058.

·       Baicheng Li, Quanlong Miao, Shenyuan Wang, Debin Hui, Tianqi Zhao, Kun Liang, Ru Yang, and Dejun Han "Time-Correlated Photon Counting (TCPC) technique based on a photon-number-resolving photodetector", Proc. SPIE 9858, Advanced Photon Counting Techniques X, 98580L (5 May 2016)

·       Baicheng Li, Yue Wang, Daoming Xi, Chenhui Li, Chen Zeng, Ruiheng Wang, Kun Liang, Ru Yang, Qingguo Xie, and Dejun Han，“Feasibility Study on Silicon Photomultiplier With Epitaxial Quenching Resistors as the Readout for PET Detectors”， IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, 63, 1, 17-21（2016）.

·       WangYue, Chen Zongde, Li Chenhui, He Ran,Wang Shenyuan, Li Baicheng, Wang Ruiheng, Liang Kun, Yang Ru, Han Dejun，"Performance of ultra-small silicon photomultiplier array with active area of 0.12mm*0.12mm"，Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A，787, 38-41 (2015).

·       Li, Chenhui, Wang, Shenyuan; Huo, Linzhang; Wang, Yue; Liang, Kun; Yang, Ru; Han, Dejun, “Position sensitive silicon photomultiplier with intrinsic continuous cap resistive layer”, IEEE Transactions on Electron Devices, v 61, n 9, p 3229-3232 (2014).

·       Chunling Zhang, Liying Zhang, Ru Yang, Kun Liang, Dejun Han，“Time-Correlated Raman and Fluorescence Spectroscopy Based on a Silicon Photomultiplier and Time-Correlated Single Photon Counting Technique”，APPLIED SPECTROSCOPY，Vol. 67, NO. 2，pp.136-140  (2013).

·       X.B. Hu, C.Z.Hu, D.P.Yin, L.Y.Zhang, C.N.Zhang, Y.Chen, G.Q.Zhang, R.Yang, K.Liang, Yu. Musienko, and D.J.Han，“The SiPM with bulk quenching resistor: progress at NDL and applications in Raman spectroscopy”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 695. 29-34 (2012) .

·       Guoqing Zhang, Xiaobo Hu, Yue Cheng, Chunling Zhang, Lina Liu, Ru Yang, Kun Liang, and Dejun Han，“Fast identification of substance by measuring two Raman peaks with dual strip silicon photomultipliers and gated photon counting technique”，APPLIED OPTICS，Vol. 50, 4733-4736（2011）.

·       Guoqing Zhang, Xiaobo Hu, Ru Yang, Chunling Zhang, Kun Liang, and Dejun Han，“Fast identification of trace substance by single-photon detection of characteristic Raman scatterings with gated coincidence technique and multipixel photon counters”，Applied Optics Vol. 49, Iss. 14, pp. 2601-2605 (2010).

·       G.Q. Zhang, X.B. Hu, C.Z. Hu, D.P. Yin, K. Liang, R. Yang and D.J. Han “Demonstration of a silicon photomultiplier with bulk integrated quenching resistors on epitaxial silicon”，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A，A, 621 116-120 (2010).


科研项目

新器件实验室承担的科研项目：

1、  国家自然科学基金项目，12475186，光子计数能量分辨CT探测器研究，2025.1-2028.12

2、  国家自然科学基金面上项目，12075029 ，一种新型数字硅光电倍增器的研究，2021.1-2023.12

3、  国家重点研发计划“数字诊疗装备研发”专项子课题，2020YFC0122001，国产CMOS硅光电倍增管关键技术研究与产业化，2020.7-2022.7

4、  国家自然科学基金项目，11875089，具有X-Y交叉读出电极和按电荷分配原理工作的位置灵敏硅光电倍增器，2019.1-2022.12

5、  国家自然科学基金面上项目，11475025，基于硅光电倍增管的正电子发射计算机断层扫描探测器研究，2015.01-2018.12

6、  国家自然科学基金面上项目，11375029，蓝紫光响应增强的大动态范围硅光电倍增器的研究，2014.01-2017.12

7、  国家自然科学基金面上项目， 11275026，新结构硅光电倍增器及其工作模式研究，2013.01-2016.12

8、  国家自然科学基金项目，10978008，一种快速、高灵敏光谱测量方法及其在天文探测中的应用研究，2010.01-2012.12

9、  国家自然科学基金项目，10875014，一种新的硅漂移探测器结构及工作模式研究，2009.01-2011.12

10、      国家自然科学基金项目，10775016，一种新型硅光电倍增探测器的研究，2008.01-2010.12

11、      国家自然科学基金重点子课题，61534005，高性能Ge/Si单光子雪崩倍增探测器基础研究，2016.01-2019.12

12、      国家自然科学青年基金项目，11005010，采用硅雪崩漂移探测器的闪烁探测器研究，2011.01-2013.12

13、国家自然科学青年基金项目，10705005，新结构低能X射线晶体管探测器的研究，2008.01-2010.12






招生计划

招生专业：凝聚态物理；核技术及应用


研究方向：新颖半导体器件物理及技术、半导体光电子学；半导体核探测器与核电子学


研究生类别：博士生、硕士生



研究小组

北京师范大学“新器件”校级重点实验室成立于1987年，其前身为北师大低能核物理所离子束实验室（成立于1969年），是国内最早开展离子注入半导体改性以及半导体元器件的离子注入工艺研究的单位之一，曾经在半导体离子注入技术及其在半导体器件中的应用、白光快速退火技术、GaAs MESFET 、GaAs/AlGaAs HBT、穿通型GaAs/AlGaAs HPT、侧面入射条形X光探测器、掩埋双pn结波长探测器、高纯区熔硅光晶体管等方面开展过深入的研究工作。

新器件实验室拥有一条专门研制和小规模生产硅基半导体探测器的1英寸至4英寸工艺流水线，洁净室级别为万级至百级。拥有TCAD半导体器件模拟软件以及较为全面的研制硅探测器的工艺技术，包括清洗、光刻、湿法和干法腐蚀、氧化、常规和快速退火、介质膜淀积、金属膜蒸镀等。实验室还拥有半导体材料表征、探测器测试、封装以及光谱测量与应用等实验条件。

实验室先后承担20多项国家自然科学基金、科技部863计划、教育部、北京市的科研基金、仪器研发或平台建设项目，发表论文数十篇。

NDL实验室采用半导体IC行业fabless模式研发的外延电阻淬灭型（EQR）硅光电倍增器（SiPM），具有结构紧凑、“死区”面积小、微单元密度高、探测效率高、动态范围大、响应速度快、雪崩电压随温度变化系数小以及性价比高等优点，已成为有代表性的SiPM器件结构之一，特别适合于核医学成像（PET、SPECT、光子计数型CT）、辐射探测与安检、荧光测量、光谱测量等弱光探测与传感领域。

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