刘世元（Liu Shiyuan，Professor），机械科学与工程学院、光学与电子信息学院双聘教授，博士生导师；国家杰出青年科学基金获得者，国家科技创新领军人才，湖北省“纳米光学测量技术与仪器”创新群体负责人；华中科技大学集成电路测量装备研究中心主任，湖北光谷实验室集成电路测量检测装备技术创新中心主任，武汉光电国家研究中心、数字制造装备与技术国家重点实验室学术带头人；国际测量与仪器委员会委员，中国仪器仪表学会显微仪器分会副理事长，中国微米纳米技术学会理事，中国计量测试学会计量仪器专业委员会常务委员，中国机械工程学会微纳制造技术分会常务委员，中国光学学会光学测试专业委员会委员，湖北省仪器仪表学会副理事长。

       主要从事纳米光学测量技术与仪器、集成电路IC制造在线测量技术与装备、光刻成像理论与计算光刻、新型椭偏仪研制与光电材料表征测量等方面的研究工作，致力于光学工程、精密机械、仪器科学、集成电路、光电材料等学科的交叉融合，强调基础研究与产业应用并重。先后主持国家自然科学基金（7项，包括国基金杰青项目、重大仪器项目和重点项目）、科技部首批国家重大科学仪器设备开发专项、国家科技重大专项等国家级科研项目30余项。获湖北省技术发明一等奖、日内瓦国际发明金奖等科技奖励，发表学术论文200余篇，获授权国际国内发明专利100余件，国内外重要学术会议特邀报告50余次。研制的仪器、软件、测量装备等多项成果已实现成果转化和产业化，在中芯国际、长江存储、华为、京东方、华星光电等微电子、光电子龙头企业获得批量应用。

研究方向

1. 集成电路IC制造在线测量检测技术与装备
       面向集成电路(IC)制造中的工艺控制和良率管理，采用可见光、极紫外(EUV)、X射线等光束，结合偏振、散射、光谱、相位等信息，研究纳米薄膜、纳米结构关键尺寸(CD)、套刻误差等三维形貌测量新原理，探索光刻掩模与有图形晶圆的纳米缺陷检测新方法，解决IC制造在线形貌测量与缺陷检测装备中的“卡脖子”技术难题。

2. 光刻成像理论与计算光刻技术
       发展深紫外(DUV)和极紫外(EUV)光刻部分相干成像理论，研究包含三维掩模、全矢量光刻成像、三维光刻胶等模型在内的全光刻过程严格建模及快速计算方法，开发光学临近校正(OPC)、光源掩模优化(SMO)、逆光刻技术(ILT)等高效鲁棒算法，解决IC制造中将芯片设计转化为芯片产品的“卡脖子”技术难题。

3. 新型椭偏仪研制与半导体光电材料表征测量
       研制穆勒矩阵椭偏仪、成像椭偏仪、层析椭偏仪、深紫外椭偏仪、极紫外椭偏仪、红外椭偏仪、太赫兹椭偏仪、超快椭偏仪、高速斯托克斯偏振仪、片上型椭偏仪等新型椭偏仪器，实现石墨烯、过渡金属硫族化合物、黑磷、硅烯等新型二维材料，以及IC、LED、OLED、PV、柔性电子等新型半导体光电材料的电学、光学、力学、动力学等物理特性表征测量。

4. 薄膜光电器件与新型偏振器件建模计算及优化设计
       面向多层纳米薄膜与纳米结构的有机发光显示、柔性显示、有机光伏、钙钛矿太阳能电池等薄膜光电器件，发展高效鲁棒的光学建模计算与优化设计方法，提升器件的光学耦合效率和能量转化效率。采用新型双折射、手性、各向异性材料，引入超材料、超表面等纳米结构，优化设计并研制新型偏振器件。

研究生招生
       真诚欢迎勤奋好学、能吃苦、肯动脑筋、有责任心的同学加入，攻读博士学位或硕士学位。希望有意加入的同学具有扎实的数理基础，具有但不局限于数学、物理、光学、仪器、机械、材料、集成电路、人工智能等学科背景，学习和自学能力强，能熟练运用英文进行论文写作与交流，对微纳米测量技术深有兴趣。希望在这个严谨认真而又宽松和谐的集体里，度过充实而有意义的科研学习时光。

科研项目

[1] 国家自然科学基金重点项目，52130504，EUV光刻掩模缺陷原波长叠层衍射检测理论与方法研究，2022-2026，300万元，在研，主持。
[2] 国家自然科学基金重大科研仪器研制项目，51727809，高分辨层析成像穆勒矩阵椭偏仪研制与应用基础研究，2018-2022，701万元，在研，主持。
[3] 国家科技重大专项子课题，2017ZX02101006-004，套刻误差光学测量技术研究，2017-2020，742万元，已结题，主持。
[4] 国家杰出青年科学基金，51525502，机械测试理论、方法与技术，2016-2020，400万元，已结题（结题优秀），主持。
[5] 国家自然科学基金面上项目，51475191，基于散射场层析广义椭偏仪的三维纳米结构测量理论与方法，2015-2018，85万元，已结题，主持。
[6] 湖北省自然科学基金创新群体项目，2015CFA005，纳米光学测量技术与仪器创新群体，2015-2017，60万元，已结题，主持。
[7] 国家科技重大专项子课题，2012ZX02701001-004，基于模型的光学临近校正技术研究，2012-2014，135万元，已结题，主持。
[8] 国家重大科学仪器设备开发专项，2011YQ160002，宽光谱广义椭偏仪设备开发，2011-2014，3979万元，已结题（首批验收），主持。
[9] 国家自然科学基金重大研究计划培育项目，91023032，基于广义椭偏仪的纳米结构三维形貌参数测量理论与方法研究，2011-2013，50万元，已结题，主持。
[10] 国家自然科学基金面上项目，50775090，高深宽比微纳层次结构的仿壁虎毛参数优化设计与制作工艺研究，2008-2010，34万元，已结题，主持。
[11] 教育部新世纪优秀人才支持计划，NCET-06-0639，MEMS结构实验模态分析理论与方法，2007-2009，50万元，已结题，主持。
[12] 国家863计划项目，2006AA04Z325，高深宽比微纳深沟槽结构基于模型的红外反射谱测量方法与设备，2006-2008，69万元，已结题，主持。

论文专著与专利

[1] J. Zhu, J. Liu, T. Xu, S. Yuan, Z. Zhang, H. Jiang, H. Gu, R. Zhou, S. Liu, "Optical wafer defect inspection at the 10 nm technology node and beyond," Int. J. Extrem. Manuf. 4, 032001 (2022).

[2] H. Gu, H. Jiang, X. Zhang, S. Liu, "Superachromatic polarization modulator for stable and complete polarization measurement over ultra-wide spectral range," Opt. Express 30, 15113-15133 (2022).

[3] M. Fang, H. Gu, B. Song, Z. Guo, and S. Liu, "Thickness and layer stacking order effects on complex optical conductivity and exciton strength of few-layer graphene,” ACS Appl. Nano Mater. 5, 1864-1872 (2022).

[4] M. Fang, H. Gu, B. Song, Z. Guo, and S. Liu, "Thickness scaling effects on the complex optical conductivity of few-layer WSe2 investigated by spectroscopic ellipsometry," Adv. Photon. Res. 2, 2100299 (2022).

[5] S. Liu, X. Chen, T. Yang, C. Guo, J. Zhang, J. Ma, C. Chen, C. Wang, C. Zhang, and S. Liu, "Machine learning aided solution to the inverse problem in optical scatterometry," Measurement 191, 110811 (2022).

[6] L. Zhang, J. Liu, H. Jiang, and S. Liu, "Concentric ring structure on the front surface of fused silica induced by a focused femtosecond pulse," Precision Eng. 74, 242-246 (2022).

[7] Z. Jiang, S. Zhang, J. Liu, Q. Li, H. Jiang, and S. Liu, "Error analysis for repeatability enhancement of a dual-rotation Mueller matrix ellipsometer," Front. Phys. 9, 820552 (2022).

[8] X. Zhao, H. Gu, L. Chen, and S. Liu, "Optical model and optimization for coherent-incoherent hybrid organic solar cells with nanostructures," Nanomaterials 11, 3187 (2021).

[9] S. Sheng, X. Chen, C. Chen, J. Zhuang, C. Wang, H. Gu, and S. Liu, "Eigenvalue calibration method for dual rotating-compensator Mueller matrix polarimetry," Opt. Lett. 46, 4618-4621 (2021).

[10] C. Chen, X. Chen, C. Wang, S. Sheng, L. Song, H. Gu, and S. Liu, "Imaging Mueller matrix ellipsometry with sub-micron resolution based on back focal plane scanning," Opt. Express 29, 32712-32727 (2021).

[11] C. Wang, X. Chen, C. Chen, S. Sheng, L. Song, H. Gu, H. Jiang, C. Zhang, and S. Liu, "Reconstruction of finite deep sub-wavelength nanostructures by Mueller-matrix scattered-field microscopy," Opt. Express 29, 32158-32168 (2021).

[12] L. Zhang, J. Liu, W. Gong, H. Jiang, and S. Liu, "Diffraction based single pulse measurement of air ionization dynamics induced by femtosecond laser," Opt. Express 29, 18618-18627 (2021).

[13] M. Fang, Z. Wang, H. Gu, B. Song, Z. Guo, J. Zhu, X. Chen, C. Zhang, H. Jiang, and S. Liu, "Complex optical conductivity of Bi2Se3 thin film: Approaching two-dimensional limit," Appl. Phys. Lett. 118, 191101 (2021).

[14] S. Hou, Z. Guo, J. Yang, Y. Liu, W. Shen, C. Hu, S. Liu, H. Gu, and Z. Wei, "Birefringence and dichroism in quasi-1D transition metal trichalcogenides: Direct experimental investigation," Small 17, 2100457 (2021).

[15] B. Song, H. Gu, M. Fang, Z. Guo, Y.Ho, X. Chen, H. Jiang, and S. Liu, "2D Niobium-doped MoS2: Tuning the exciton transitions and potential applications," ACS Appl. Electron. Mater. 3, 2564-2572 (2021).

[16] Z. Guo, H. Gu, M. Fang, B. Song, W. Wang, X. Chen, C. Zhang, H. Jiang, L. Wang, and S. Liu, "Complete dielectric tensor and giant optical anisotropy in quasi-one-dimensional ZrTe5," ACS Mater. Lett. 3, 525-534 (2021).

[17] B. Song, J. Hou, H. Wang, S. Sidhik, J. Miao, H. Gu, H. Zhang, S. Liu, Z. Fakhraai, J. Even, J. Blancon, A. Mohite, and D. Jariwala, "Determination of dielectric functions and exciton oscillator strength of two-dimensional hybrid perovskites," ACS Materials Lett. 3, 148-159 (2021).

[18] J. Zhu, N. Zhao, S. Liu, S. Wei, and R. Zhou, "Toward new forms of particle sensing and manipulation and 3D imaging on a smartphone for healthcare applications," Adv. Photon. Res. 1, 2100106 (2021). 

[19] K. Zhou, K. Zhang, J. Liu, Y. Liu, S. Liu, G. Cao, and J. Zhu, "An imbalance aware lithography hotspot detection method based on HDAM and pre-trained GoogLeNet," Meas. Sci. Tech. 32, 125008 (2021).

[20] S. Yang, B. Qu, G. Liu, D. Deng, S. Liu, and X. Chen, "Unsupervised learning polarimetric underwater image recovery under nonuniform optical fields," Appl. Opt. 60, 8198-8205 (2021).

[21] L. Zhang, J. Liu, Z. Zhong, H. Jiang, H. Gu, X. Chen, S. Liu, "Beam collapse and refractive index changes inside fused silica induced by loosely focused femtosecond laser," J. Opt. 23, 075402 (2021).

[22] M. Wang, F. Liu, H. Jiang, and S. Liu, "Effective medium approximation based interpretation for Mueller matrix spectra of polydimethylsiloxane gratings," J. Opt. 23, 025403 (2021).

[23] C. Feng, S. Liu, J. Li, M. Li, S. Cheng, C. Chen, T. Shi, and Z. Tang, "Molecular understanding of electrochemical–mechanical responses in carbon-coated silicon nanotubes during lithiation," Nanomaterials 11, 564 (2021).

[24] L. Yao, Z. Zeng, C. Cai, P. Xu, H. Gu, L. Gao, J. Han, X. Zhang, X. Wang, X. Wang, A. Pan, J. Wang, W. Liang, S. Liu, C. Chen, and J. Tang, "Strong Second- and Third-Harmonic Generation in 1D Chiral Hybrid Bismuth Halides," J. Am. Chem. Soc. 143, 16095-16104 (2021).

[25] K. Zheng, H. Wang, P. Xu, H. Gu, B. Tu, W. Wang, S. Liu, and Z. Fu, "Effect of nitrogen content on optical properties of transparent γ-AlON polycrystalline ceramics," J. Eur. Ceram. Soc. 41, 4319-4326 (2021).

荣誉获奖

[1] 国家杰出青年科学基金获得者
[2] 国家科技创新领军人才
[3] 湖北省自然科学基金创新群体负责人
[4] 教育部新世纪优秀人才
[5] 华中科技大学十佳青年教工
[6] 日内瓦国际发明金奖
[7] 湖北省技术发明一等奖