北京大學(xué)研究生專業(yè)凝聚態(tài)物理 正文

　　凝聚態(tài)物理

　　北京大學(xué)凝聚態(tài)物理學(xué)科的前身是北大物理系在1952年院系調(diào)整后建立的固體物理專門化。2001年北京大學(xué)物理學(xué)院成立，原物理系半導(dǎo)體、磁學(xué)、低溫物理、固體結(jié)構(gòu)、固體能譜專業(yè)合并成立凝聚態(tài)物理與材料物理研究所，使本學(xué)科在組織體系上成為一個整體。本學(xué)科依托“人工微結(jié)構(gòu)與介觀物理”國家重點實驗室，是全國第一批碩士點和博士點，從1988年起成為高等學(xué)校第一批重點學(xué)科，2001年被評為國家重點學(xué)科，是我國主要的凝聚態(tài)物理研究和人才培養(yǎng)基地之一。本學(xué)科形成了多個具有相當(dāng)實力和一定規(guī)模的學(xué)術(shù)團隊。目前，本學(xué)科共有教授19人，教授級高工1人，“青年QR”研究員3人，“百人計劃”研究員5人，副教授19人，高級工程師9人。其中包括中科院院士甘子釗、楊應(yīng)昌、秦國剛、歐陽頎4人，教育部長江特聘教授3人、國家杰出青年基金獲得者5人，教育部新、跨世紀優(yōu)秀人才6人，博士生導(dǎo)師35人，55歲以下教師全部具有博士學(xué)位（上述數(shù)字均不含雙聘和兼職教師）。2004年和2005年，本學(xué)科的兩個研究團隊被評為教育部創(chuàng)新研究團隊。凝聚態(tài)物理專業(yè)培養(yǎng)了數(shù)百名碩士和博士研究生，多人獲北京大學(xué)，以及北京市優(yōu)秀博士論文獎，先后有4人獲全國優(yōu)秀博士論文獎。畢業(yè)研究生中涌現(xiàn)國家“青年QR”入選者、國家杰出

　　青年基金、美國總統(tǒng)青年科技獎獲得者，許多人在國內(nèi)外高校、研究所從事科研和教學(xué)工作，以及在高科技企業(yè)工作。凝聚態(tài)所盡力為所有研究人員創(chuàng)造自由、民主、公平、公正的工作環(huán)境，吸引優(yōu)秀的教師、研究人員和研究生，使大家都能充分發(fā)揮自己的個性和特長，展示自己的才華。目前凝聚態(tài)物理專業(yè)的主要研究方向有：凝聚態(tài)理論；高溫超導(dǎo)體及其相關(guān)材料、物理與器件；半導(dǎo)體物理和半導(dǎo)體光電子學(xué)；磁學(xué)與磁性材料；納米結(jié)構(gòu)和低維物理；寬禁帶半導(dǎo)體物理和器件研究；表面物理與掃描探針顯微學(xué)；非線性物理和生物技術(shù)。目前繼續(xù)招收研究生的研究方向主要有：

　　1．凝聚態(tài)理論

　　強關(guān)聯(lián)電子體系的理論研究；半導(dǎo)體納米晶粒的電子態(tài)和有限固體中的電子態(tài)的理論研究；高溫超導(dǎo)機制研究；新器件的物理基礎(chǔ)研究；軟物質(zhì)和顆粒物質(zhì)的理論研究；無序系統(tǒng)中的擴展態(tài)的研究；低維和納米半導(dǎo)體的理論研究，材料性質(zhì)的物理計算。

　　2．高溫超導(dǎo)體及其相關(guān)材料、物理與器件

　　高溫超導(dǎo)材料的各種非均勻性的結(jié)構(gòu)及其對超導(dǎo)電性的影響，特別是高溫超導(dǎo)體的結(jié)物理、晶界物理、非平衡超導(dǎo)電性等；高溫超導(dǎo)量子干涉器件（HTSQUID）的制備工藝、物理研究及應(yīng)用的原理；介觀超導(dǎo)電性，新材料和新結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)電性；高溫超導(dǎo)體的磁通物理；納米尺度上的超導(dǎo)電性，F(xiàn)ET結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體、MgB2型超導(dǎo)體及其間的內(nèi)在聯(lián)系。

　　3．納米半導(dǎo)體與半導(dǎo)體光子學(xué)

　　一維半導(dǎo)體納米材料、石墨烯的生長、摻雜、表征和物理性質(zhì)；基于納米材料的高性能電子器件的制備和相關(guān)器件物理研究。包括高性能肖特基二極管、存儲器、金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MESFET）和新型金屬-絕緣體-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MISFET)以及相關(guān)邏輯器件、生物/化學(xué)傳感器等；基于納米材料的新型納光子器件的制備和物理性質(zhì)研究。包括：直接禁帶化合物半導(dǎo)體納米線（帶）/硅異質(zhì)結(jié)電致發(fā)光器件、納米光學(xué)微腔、納米半導(dǎo)體光伏器件、納米半導(dǎo)體光

　　電探測器等；高效硅基有機發(fā)光器件，白光照明器件，和高效光伏電池的研究；硅基混合激光器的研究；硅基高效電致發(fā)光器件，高效光伏電池和新型存儲單元及其物理的研究，比如，納米硅/氧化硅（或其他介質(zhì)），含有發(fā)光中心的硅基材料，新型硅光子學(xué)材料及其發(fā)光與存儲功能；納米等離激元激光器件物理與應(yīng)用。包括：等離激元激光器件物理及其在高密度數(shù)據(jù)存儲、生物化學(xué)傳感、深亞波長光刻技術(shù)和納米光譜學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　4．磁性物理和新型磁性材料研究

　　以磁性物理的基礎(chǔ)研究為指導(dǎo)，致力于從宏觀和微觀電子結(jié)構(gòu)、介觀、界面等角度研究材料的磁特征，研究強磁晶各異性、高飽和磁矩、巨磁電阻、巨磁致伸縮和磁卡等效應(yīng)的起源，了解物性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，建立相關(guān)理論，進而控制和合成具有各種特性的新材料。主要研究內(nèi)容：探索3d-4f金屬間化合物的新相，研究宏觀磁性與微觀結(jié)構(gòu)的聯(lián)系，為發(fā)展新材料、開拓新應(yīng)用提供源頭；納米磁性功能材料的制備、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用研究，側(cè)重點是納米磁性薄膜和粒子的研究；強關(guān)聯(lián)和無序體系的磁性與輸運特性研究；新型能源相關(guān)材料的物理特性與磁性關(guān)系研究。

　　5．納米結(jié)構(gòu)和低維物理

　　功能準一維系統(tǒng)的制備工藝和物理性質(zhì)，包括硅等材料納米捧、以碳納米管為代表的管狀結(jié)構(gòu)以及用掃描探針制備的一維結(jié)構(gòu)等的制備工藝、生成機理、結(jié)構(gòu)特征以及物理性質(zhì)；半導(dǎo)體納米線（Si、GaN、ZnO、ZnSe、Ga2O3）和納米碳管制備與物理性能研究。低維材料，如石墨烯（graphene）、二硫化鉬、拓撲絕緣體等，在低溫強磁場下的量子輸運和量子調(diào)控。低維納米體系中電子多體相互作用、受限體系中量子效應(yīng)。

　　6．寬禁帶半導(dǎo)體物理和器件

　　近期的研究開發(fā)內(nèi)容主要包括：(1)用于半導(dǎo)體照明工程的GaN基高效率、高亮度白光LED；(2)用于光存儲的GaN基短波長激光器；(3)用于軍用和民用

　　無線通信的GaN基高溫、高頻、高功率微波器件；(4)用于軍用的GaN基光電探測器；(5)為上述研究使用的自支撐GaN襯底材料和激光剝離技術(shù)等。

　　7．表面物理與掃描探針顯微學(xué)

　　表面物理方向的工作主要包括：利用各種表面探測和成像方法及理論模擬計算，研究物質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，特別特別重點研究及表征新型納米材料及金屬納米結(jié)構(gòu)的表面物理光電特性。掃描探針顯微鏡包括掃描隧道顯微鏡（STM），原子力顯微鏡（AFM）掃描近場光學(xué)顯微鏡（SNOM）等，屬于當(dāng)代納米科技最重要的研究工具。該研究方向主要探索研制適合于各種特殊研究用途的掃描探針顯微鏡系統(tǒng)，特別是在超高真空、低溫等極端條件下，納米結(jié)構(gòu)的成像、操縱和表征。近期的研究開發(fā)內(nèi)容主要包括：(1)近場光學(xué)、微區(qū)光譜研究；(2)金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元研究；(3)二維平面材料等離激元光電特性研究；(4)STM超高分辨半導(dǎo)體光電特性研究；(5)超高真空MEB-四探針STM-低溫SNOM拉曼聯(lián)用系統(tǒng)研發(fā)等。

　　8．非線性物理和生物技術(shù)

　　A.非線性物理：研究反應(yīng)擴散過程中的螺旋波的產(chǎn)生和斑圖動力學(xué)，從有序斑圖（如螺旋波）到時空混沌的非平衡相變過程，控制時空混沌的有效途徑；小尺度的化學(xué)反應(yīng)非線性過程。B.生物技術(shù)及其基礎(chǔ)：研究生物分子的自組織行為及應(yīng)用；新型基因芯片。C.生物分子“試管”進化：從理論與實驗出發(fā)定量研究生物進化的動力學(xué)問題。D.復(fù)雜系統(tǒng)：利用數(shù)值模擬方法研究物理、化學(xué)、生物、生態(tài)、經(jīng)濟、文化等系統(tǒng)中的復(fù)雜性現(xiàn)象。E.定量生物學(xué)實驗與理論:高通量生物微流技術(shù),細胞-微環(huán)境相互作用動力學(xué)過程的定量研究。

　　9．材料物理

　　注重研究材料中的物理問題和合成新的功能材料。目前開展的工作主要有高溫超導(dǎo)體及其相關(guān)材料的物理研究和新材料的發(fā)現(xiàn)，GaN發(fā)光材料的基礎(chǔ)研究，納米磁性材料的制備和物理性能研究。

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