范绪阁
- 所在学科：电子科学与技术/集成电路科学与工程
- 联系电话：18265475619
- E-mail：xgfan@bit.edu.cn
- 办公室地点：融创A楼2层 （良乡校区）
- 交流时间：提前预约
教育和工作经历
1.博士 2013-2018，瑞典皇家理工学院，微系统技术专业
2.硕士 2010-2013，太原理工大学，电子与通信工程专业 （导师：张文栋）
3.研究员/博后研究员 2018-2021，瑞典皇家理工学院
4.教授（博导） 2021-至今，北京理工大学
主讲课程
《神奇的微纳米技术》，2023-至今，秋季学期
研究方向
1.微纳机电系统
2.微纳传感器
3.石墨烯等二维敏感薄膜
团队介绍
本研究团队（微纳机电系统与石墨烯研究团队）属于张军院士团队，长期从事微纳机电系统（MEMS/NEMS）、微纳传感器、石墨烯等低维敏感薄膜等方向的研究。近几年研究重点为基于石墨烯的低维薄膜传感器等器件，包括二维硅基NEMS传感器与低维柔性传感器。致力于将石墨烯等二维薄膜与硅基MEMS/NEMS集成（二维MEMS/NEMS），研究超小尺寸、高性能石墨烯等二维NEMS传感器等新型器件，包括但不限于加速度传感器、压力传感器、湿度/气体传感器、声压传感器、光电探测器、晶体管等电学器件等。研究内容覆盖敏感材料特性、传感机理、微纳加工工艺、敏感结构设计、建模与仿真、敏感结构制备与表征、传感器接口与信号处理电路、封装集成、器件研制与性能测试。
近年来取得的主要学术成果包括：
成果1：石墨烯加速度传感器
面向传统硅基加速度传感器小型化高性能难以兼顾的技术瓶颈，突破双原子层石墨烯悬浮硅质量块跨导器制备工艺关键技术瓶颈，开发了与半导体微纳加工工艺相兼容的石墨烯纳机电加速度传感器工艺流程；发明了石墨烯悬浮质量块加速度敏感结构规模化制备技术，研制出石墨烯加速度传感器原型器件，质量块体积微缩至20µm×20µm×16.4µm，被称为“首个石墨烯加速度传感器”，解决了石墨烯加速度传感器与振动传感器“做不出”的难题。该成果获得多家国际机构与新闻媒体（如Graphene Flagship、Graphene-info、Phys.org、Techworld、Popular Mechanics、Space Daily、Advanced Science News）的专题报道和评价，被瑞典最权威科技杂志《新技术》（瑞典语：NyTeknik）以半页的篇幅专题报道，被Nature Electronics总编辑Vaughan博士在其发表的专篇评论“15 years of graphene electronic（石墨烯电子学的15年）”中以图文并茂的形式重点大篇幅报道，肯定了所研制的石墨烯加速度传感器在石墨烯应用发展历程中的重要地位。
成果2：二维薄膜机械、湿敏、压敏特性及晶界表征
发明了石墨烯悬浮质量块结构的石墨烯机械性能的表征技术，使得悬浮石墨烯可承受高达6800nN的作用力，率先测得双层CVD石墨烯杨氏模量（0.22TPa），解决了石墨烯机械特性“测不准”的难题；揭示了石墨烯湿敏特性及二维异质层薄膜气压敏感特性，研制石墨烯气压传感器; 发明了气相HF快速可视化大面积二维材料晶界的便捷技术，将石墨烯等二维材料的观察时间从数小时减少至2分钟，将观察面积从平方纳米增加到平方毫米量级，解决了二维材料晶界“看不全”、“看得慢”的难题。
成果3：低维材料柔性可穿戴器件
面向健康监测器件在灵敏度、稳定性和穿戴舒适性方面的技术瓶颈，研制了低维柔性湿度、压力、温度传感器，发明了动态监测无创化、数据采集高维化与健康管理前置化的快速疾病筛查系统；解决柔性可穿戴器件微小信号采集难、动态稳定性差的难题。
欢迎具有电子科学与技术、集成电路科学与工程、仪器科学与技术、机电、微纳米等相关学科背景以及有MEMS/NEMS、微纳传感器、石墨烯与二维材料等智能传感材料、微纳加工、微纳电子器件等相关研究背景的科研人员加入本课题组攻读硕士、博士学位或开展博后研究。课题组与国际多个知名课题组保持良好合作关系，优秀学生有机会推荐至国外课题组深造、学习。
1. 学术型硕士招生专业：微电子学与固体电子学（所在一级学科：电子科学与技术）
2. 专业型硕士招生专业：集成电路工程 （所在一级学科：电子信息）
3. 博士招生专业：
（1）MEMS与集成微纳系统 （所在一级学科：集成电路科学与工程）;
（2）微电子学与固体电子学（所在一级学科：电子科学与技术）；
（3）新一代电子信息技术（含量子技术等）（不区分研究方向，工程博士）；
（4）集成电路工程（不区分研究方向，工程博士）
论文
团队负责人范绪阁教授近年来在Nature子刊Nature Electronics、Science子刊Science Advances、Nano Letters、ACS Nano、Chemical Engineering Journal、Nature旗下期刊Microsystems & Nanoengineering (4篇)、Small、ACS Applied Materials & Interfaces (4篇)、Carbon、ACS Applied Nano Materials (2篇)、IEEE Sensors Journal (3篇)、Nanoscale、JMCC等期刊与会议发表论文近50篇。授权及申请中国发明专利15项；在中国微米纳米技术学会年会、北京石墨烯论坛等国内外学术会议作受邀报告近20次。担任Nature Communications、ACS Nano、Microsystems & Nanoengineering、NPJ 2D materials and Applications、Sensors and Actuators A、Nano Scales、Science China Materials等期刊的审稿人。
近年来代表性论文如下：
1. Fan Xuge*, Forsberg Fredrik, Smith Anderson D., Schröder Stephan, Wagner Stefan, Rödjegård Henrik, Fischer Andreas C., Östling Mikael, Lemme Max C.* & Niklaus, Frank*. Graphene ribbons with suspended masses as transducers in ultra-small nanoelectromechanical accelerometers. Nature Electronics 2, 394–404 (2019). （Nature 子刊，独立一作且共通讯）
2. Fan Xuge*, Forsberg Fredrik, Smith Anderson D., Schröder Stephan, Wagner Stefan, Östling Mikael, Lemme Max C.* & Niklaus Frank*. Suspended Graphene Membranes with Attached Silicon Proof Masses as Piezoresistive Nanoelectromechanical Systems Accelerometers. Nano Letters 19, 6788–6799 (2019). （独立一作且共通讯）
3. Fan Xuge, Wagner Stefan, Schädlich Philip, Speck Florian, Kataria Satender, Haraldsson Tommy, Seyller Thomas, Lemme Max C.* & Niklaus Frank*. Direct observation of grain boundaries in graphene through vapor hydrofluoric acid (VHF) exposure. Science Advances 4, eaar5170 (2018). （Science子刊，独立一作）
4. Fan Xuge*, Smith Anderson D., Forsberg Fredrik, Wagner Stefan, Schröder Stephan, Afyouni Akbari Sayedeh Shirin, Fischer Andreas C., Villanueva Luis Guillermo, Östling Mikael, Lemme Max C. * & Niklaus Frank *. Manufacture and characterization of graphene membranes with suspended silicon proof masses for MEMS and NEMS applications, Microsystems & Nanoengineering, 6, 1-17 (2020). （Nature旗下期刊，独立一作且共同通讯，Feature Article）
5. Fan Xuge*, He Chang, Ding Jie*, Gao Qang, Ma Hongliang, Lemme Max C. & Zhang Wendong*. Graphene MEMS and NEMS. Microsystems & Nanoengineer 10, 1–34 (2024). （Nature旗下期刊，独立一作且共通讯）
6. Fan Xuge*, He Chang, Ding Jie*, Afyouni Akbari Sayedeh Shirin & Zhang Wendong*. Four ribbons of double-layer graphene suspending masses for NEMS applications. Microsystems & Nanoengineer 10, 1–10 (2024). （Nature旗下期刊，独立一作且共通讯）
7. Jie Ding, Hongliang Ma, He Chang, Zhang Wendong & Fan Xuge*. Two Layers of Carbon Atoms Enable Ultra-sensitive Detection of Acceleration. ACS Nano 19, 12，12253–12261 (2025).（唯一通讯）
8. Ma Hongliang#, Si Fangcheng#, He Chang, Wang Xinyu, Ding Jie*, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. Fully printed all-resistive dual-mode sensor with ultra-low temperature coefficient of resistance for crosstalk-free detections of pressure and humidity. Chemical Engineering Journal 505, 159394 (2025). （末位通讯）
9. Ke Ningfeng, Si Fangcheng, Ma Hongliang, Gao Qiang, Ge Gengwu, Liu Wei, Ding Jie*, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. Fully Flexible Humidity Sensor with Fast Response and High Responsivity Based on rGO/MoS2 for Human Respiration Monitoring and Nontouch Switches. ACS Applied Materials & Interfaces 17, 2317–2326 (2025). （末位通讯）
10. Wang Gaohan, Gao Qiang, Ke Ningfeng, Si Fangcheng, Wang Jiayu, Ding Jie*, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. Highly sensitive flexible humidity sensors with fast response and recovery times based on the composite of graphene oxide and WS2 for detection of human breath and fingertip proximity. Journal of Materials Chemistry C (13, 4929–4937 (2025).（末位通讯）
11. Ge Gengwu, Ke Ningfeng, Ma Hongliang, Ding Jie*, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. A fast response and highly sensitive flexible humidity sensor based on a nanocomposite film of MoS2 and graphene oxide. Nanoscale 16, 17804–17816 (2024). （末位通讯）（期刊内封面（Back Cover））
12. Liu Quan, He Chang, Ding Jie*, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. Modeling and Simulation of 2D Transducers Based on Suspended Graphene-Based Heterostructures in Nanoelectromechanical Pressure Sensors. ACS Applied Materials & Interfaces 16, 59066–59076 (2024). （末位通讯）
13. Gao Qiang, Ma Hongliang, He Chang, Wang Xiaojing*, Ding Jie, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. Humidity Sensing Properties of Different Atomic Layers of Graphene on the SiO2/Si Substrate. ACS Applied Materials & Interfaces 16, 55955–55963 (2024).（末位通讯）
14. He Chang, Ding Jie* & Fan Xuge*. Modeling and Simulation of Graphene-Based Transducers in NEMS Accelerometers. Micromachines 15, 409 (2024).（末位通讯）
15. Fan Xuge*, Moreno-Garcia Daniel, Ding Jie, Gylfason, Kristinn B., Villanueva, Luis Guillermo* & Niklaus Frank*. Resonant Transducers Consisting of Graphene Ribbons with Attached Proof Masses for NEMS Sensors. ACS Applied Nano Materials 7, 102–109 (2024). （独立一作且共通讯）（期刊封面（Front Cover））
16. Moreno-Garcia Daniel#, Fan, Xuge#, Smith Anderson D., Lemme Max C., Messina Vincenzo, Martin-Olmos Cristina, Niklaus Frank* & Villanueva Luis Guillermo*. A Resonant Graphene NEMS Vibrometer. Small 18, 2201816 (2022). （共一）（期刊内封面（Inside Back Cover））
17. Fan Xuge* & Niklaus Frank*. Deformation Behavior and Mechanical Properties of Suspended Double-Layer Graphene Ribbons Induced by Large Atomic Force Microscopy Indentation Forces. Advanced Engineering Materials 24, 2100826 (2022). （独立一作且共通讯）
18. Fan Xuge*, Siris Rita, Hartwig Oliver, Duesberg Georg S.* & Niklaus Frank*. Rapid and Large-Area Visualization of Grain Boundaries in MoS2 on SiO2 Using Vapor Hydrofluoric Acid. ACS Applied Materials & Interfaces 12, 34049–34057 (2020). （独立一作且共通讯）
19. Ma Hongliang, Ding Jie, Zhang Zhe, Gao Qiang, Liu Quan, Wang Gaohan, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. Recent Advances in Graphene-Based Humidity Sensors With the Focus on Structural Design: A Review. IEEE Sensors Journal 24, 20289–20311 (2024). （末位通讯）
20. Zhang Zhe, Liu Quan, Ma Hongliang, Ke Ningfeng, Ding Jie*, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. Recent Advances in Graphene-Based Pressure Sensors: A Review. IEEE Sensors Journal 24, 25227–25248 (2024). （末位通讯）
21. Ma Hongliang#, He Chang#, Guo Zhihao, Gao Qiang, Wang Xiaojing, Huang Yuan, Ding Jie*, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. Observation and characterization of grain boundaries in monolayer MoSe2. Physica Scripta 100, 025920 (2025). （末位通讯）
22. Fan Xuge, Elgammal Karim, Smith Anderson D., Östling Mikael, Delin Anna, Lemme Max C.* & Niklaus Frank*. Humidity and CO2 gas sensing properties of double-layer graphene. Carbon 127, 576–587 (2018). （独立一作）
23. Lemme Max C.*, Wagner Stefan, Lee Kangho, Fan Xuge, Verbiest Gerard J., Wittmann Sebastian, Lukas Sebastian, Dolleman Robin J., Niklaus Frank, van der Zant Herre S. J., Duesberg George S. & Steeneken Peter G. Nanoelectromechanical Sensors Based on Suspended 2D Materials. Research 2020, (2020). （Science旗下期刊）
24. Wang Jiayu, Ma Hongliang, Si Fangcheng, Ke Ningfeng, Wang Gaohan, Zhang, Shuailong, Ding Jie*, Zhang Wendong* & Fan Xuge*. A Flexible Wearable Humidity Sensor with Fast Response and High Responsivity Based on GOQDs/WS2 Heterojunctions. ACS Applied Nano Materials 8, 5193-5206 (2025).（末位通讯）
25. Zhang Zhe, Liu Quan, Qiang Gao, Fangcheng Si, Huiliang Cao, Jie Ding*, Wendong Zhang*, Xuge Fan*. Highly Sensitive NEMS Pressure Sensor from Bilayer Graphene. IEEE Sensors Journal 25, 16746-16753 (2025).（末位通讯）
26. Jie Ding, Chang He, Hongliang Ma, Wendong Zhang*, Xuge Fan*. Suspended graphene-based NEMS accelerometers with direct electrical readout. Microsystems & Nanoengineering (2025).（末位通讯）
DOI: 10.1038/s41378-025-00969-5
主持项目
1. 国家级青年人才项目（在研，主持）
2. 国家自然科学基金面上项目（在研，主持）
3. 国家重点研发计划研究任务 （在研，主持）
4. XX重点项目（研究任务）（在研，主持）
5. XX技术领域基金，（在研，主持）
6. 北京市自然科学基金面上项目 （在研，主持）
7. 北京理工大学学特立青年学者人才支持计划启动项目（在研，主持）
8. 北京理工大学科技创新计划创新专项（结题，主持）
9. 瑞典研究委员会自然科学与工程项目（GNEMS）（结题，核心技术负责人）
10. 欧盟研究区域联合旗舰项目（FLAGERA project 2DNEMS）（结题，核心技术负责人）
11. 两个欧盟研究委员会启动项目（ERC Starting Grants）（结题，参与）
专利
代表性专利如下：
1. 范绪阁，丁洁，一种基于悬浮二维材料及异质层悬挂质量块的加速度传感器，中国发明专利，专利号：ZL 202010852720.6 （排名第一）
2. 范绪阁，丁洁，高强，一种基于二维薄膜的加速度传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2023117297279（排名第一）
3. 范绪阁，丁洁，高强，一种基于硅基底的二维薄膜悬浮质量块的加速度传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2024104436066 （排名第一）
4. 范绪阁，丁洁，何昶，一种二维材料薄膜悬浮二氧化硅质量块的加速度传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2024104436047 （排名第一）
5. 范绪阁，丁洁，马鸿梁，一种基于石墨烯及高导电二维材料悬浮二氧化硅质量块的跨导及电容加速度传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2024104436028 （排名第一）
6. 范绪阁，丁洁，张哲，一种基于 SOI 基底的石墨烯与高导电二维薄膜悬浮 SiO₂/Si 质量块的电容式与跨导式加速度传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2024104436013 （排名第一）
7. 范绪阁，丁洁，刘权，一种基于悬浮二维薄膜的电容式气压传感器及其制备方法，一种基于悬浮二维薄膜的电容式气压传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2024104436032 （排名第一）
8. 范绪阁，丁洁，葛庚午，一种快速响应和高灵敏度的电阻型湿度传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2024104436051 （排名第一）
9. 范绪阁，王嘉雨，丁洁，一种快速响应和高灵敏度的电阻型湿度传感器的制备工艺，中国发明专利，申请号：2024115147750 （排名第一）
10. 范绪阁，丁洁，柯宁枫，司方成，一种基于石墨烯的高导电二维材料薄膜悬浮质量块的加速度传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2024108268534 （排名第一）
11. 范绪阁，丁洁，张哲，一种基于石墨烯悬浮质量块的加速度传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2023117297315 （排名第一）
12. 范绪阁，丁洁，葛庚午，何昶，一种悬浮二维薄膜的制备方法及其在纳机电气压传感器上的应用，中国发明专利，申请号：2023117297353 （排名第一）
13. 范绪阁，何昶，葛庚午，一种悬浮二维材料压力传感器及其制备方法，中国发明专利，申请号：2023102227273 （排名第一）
获奖
荣获国家级海外高层次青年人才称号（国家自然科学基金优秀青年基金（海外）获得者）、2024MINE优秀青年科学家奖、北京理工大学特立青年学者称号；担任十四五重点研发计划“智能传感器”重点专项指南专家、全国微机电技术标准化技术委员会碳基传感与器件标准化工作组专家等。