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计算数学-上海师范大学数理学院

凝聚态物理专业(070205)培养方案

(学术型硕士研究生)

Condensed Matter Physics

一、培养目标和要求

1.努力学习马列主义、毛泽东思想和邓小平理论,坚持党的基本路线,热爱祖国,遵纪守法,品德良好,学风严谨,具有较强的事业心和献身精神,积极为社会主义现代化建设服务。

2. 培养掌握坚实宽广的理论基础和系统深入的专门知识,能将物理理论与实际问题关联起来的、具有理论与实践相结合能力的研究与应用性专业人才。

3. 积极参加体育锻炼,身体健康。

4. 硕士研究生应达到的要求:

(1)掌握本学科的基础理论和相关学科的基础知识,有较强的自学能力,及时跟踪学科发展动态;能广泛获取各类相关知识,对科技发展具有敏感性。

(2)具有项目组织综合能力和团队工作精神,具有强烈的责任心和敬业精神。

(3)有扎实的英语基础知识,能流利阅读专业文献,有较好的听说写译综合技能。

(4)获得具有创新价值的研究结果。

5. 本专业的主要学习内容有:高等量子力学,群论,计算物理,高等固体物理,半导体物理与器件,低维物理与薄膜技术,专业英语等课程,另外还要参加教学实习,全国性学术交流会议,撰写毕业论文等实践环节。硕士生毕业可以继续深造攻读博士学位,或在相关企事业任职。

二、学习年限

1. 培养方式

采用课堂教授、讨论、专题发言与课后自学、写读书笔记;社会调研与教学实习;参与科研与学术活动相结合的培养模式。在学习年限内,要求学生保证规定的在校学习时间。

2. 学习年限

硕士研究生:学制3年,培养年限总长不超过5年。在完成培养要求的前提下,对少数学业优秀的研究生,可申请提前毕业。

三、研究方向与导师

(一)研究方向

1.光电子物理。导师主要有石旺舟教授、赵祥永研究员、刘锋教授、林方婷副教授、唐艳学副教授、王飞飞副教授等。

2.材料物理。导师主要有潘裕柏研究员、陈之战研究员、胡古今研究员,王涛副教授、秦晓梅副教授、刘爱云副教授等。

3.信息光学。导师主要有冯勋立研究员、闫爱民副研究员、胡志娟副教授、赵振宇副研究员、何晓勇副研究员等。

4.微纳米结构与器件研制。导师主要有黄磊教授(东方学者),张毅闻教授(东方学者),韩奇峰副教授,肖桂娜副教授,杜伟杰副研究员等。

5. 材料与器件模拟设计与计算。导师主要有叶翔研究员,谢逸群副教授,梁云烨副研究员,吉凯副研究员等。

(二)导师简介(每位导师介绍不得超过400字)

石旺舟,男,1963年11月出生,94年毕业于中科院固体物理研究所,获博士学位,现为上海师范大学教授,“光电材料与器件重点实验室”主任。主要研究方向为功能氧化物薄膜材料与器件。完成国家自然科学基金和省部级科研项目近二十项;发表研究论文80余篇,研究成果获省市级奖励三次。

陈之战, 男, 1968年1月生,博士,研究员,硕士生导师。研究方向为宽禁带半导体材料与器件。先后承担科技部863、973预研、国家自然科学基金等项目16项,出版专著1本,发表论文70余篇,发表文章他引超过500次,申请专利12项,其中已授权5项。

黄磊, 上海市特聘教授、东方学者,国家科学奖和自然科学基金评审专家。1999年于中国科技大学材料系获博士学位,曾任新加坡数据存储研究院高级工程师、日本板硝子株式会社(NSG)筑波研究所高级工程师、新加坡南洋理工大学微电子系研究员和在无线通讯产品制造企业从事无线及便携式元器件的研发和管理,现今主要研究方向:石墨烯和纳米碳材料、印刷电子学、新型柔性储能器件和印制式传感器件等,获得美国发明专利三项,中国发明专利三项,发表学术论文50多篇,同行他引600余次,其中第一作者单篇论文最高他引138次。

叶翔,男,研究员,1980年3月生,2007年复旦大学物理系理论物理专业毕业,理学博士学位。2007至2009年美国加州大学尔湾分校(University of California Irvine)分子生物与生化系博士后。2010年加入上海师范大学。已在Phys. Rev. B,Carbon,Biophysical Journal 等国际期刊上发表SCI论文30余篇。主持国家自然科学基金及上海市自然科学基金各1项。现今主要研究方向为:隐性溶剂分子动力学方法开发和低维纳米体系的力学性质及电子结构研究。

刘锋,男,教授,1980年6月生,2008年复旦大学物理系凝聚态物理专业毕业,理学博士学位。学位论文获上海市优秀博士学位论文。2012年美国“常青藤盟校”宾西法尼亚大学(University of Pennsylvania)材料科学与工程系博士后。2008年加入上海师范大学。已在Phys. Rev. B, Phys. Rev. E, Opt. Express等物理及光学类国际期刊上发表SCI论文30余篇。现在担任Phys. Rev. B, Appl. Phys. Lett.,及J. Appl. Phys.等杂志审稿人。承担国家自然科学基金,国家留学基金及上海市自然科学基金。现今主要研究方向为:金属、石墨烯等离极元的光学性质理论及实验研究、光子晶体、纳米仿生光学。

林方婷,女,1980年1月生,2008年毕业于华东师范大学物理系凝聚态物理专业,获理学博士学位。2010年晋升为上海师范大学物理系副教授,2012至2013年于新加坡国立大学材料科学与工程系进行为期一年的访学。已在SCI期刊上发表研究论文近30篇,受邀担任Journal of Alloys and Compounds、Materials Science & Engineering B等国际SCI期刊审稿人。承担国家自然科学基金、国家留学基金、上海市晨光人才计划、上海市教委科研创新项目、上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金等项目。主要研究方向为多功能材料的制备、物性研究及相关器件的研发。

王飞飞副教授,博士,硕士生导师。2009年7月获中国科学院上海硅酸盐研究所博士学位,2009年9月起工作于上海师范大学物理系。主要研究方向为铁电、压电、磁电、多铁等信息功能材料与器件(驱动器、传感器以及能量转换器件)。2008年3月至2009年3

月先后于香港理工大学应用物理系、电子工程系开展合作研究,2013年5月至2014年5月于澳大利亚悉尼大学先进材料与技术研究中心访问。作为负责人,主持了国家自然科学基金、上海市教委“晨光计划”、上海市自然科学基金、上海市教委科研创新、中科院创新实践等项目,并作为项目主要人员参与了863,国家自然科学基金,国防科工委重点项目等。发表SCI论文60余篇,申请专利5项,担任Appl. Phys. Lett. J. Am. Ceram. Soc., J. Mater. Res, Rev. Sci. Instrum.等杂志审稿人。

秦晓梅,女,1968年9月生,上海师范大学副教授,硕士生导师,主要研究方向为光电转换与光伏电池。2005年于中国科学院物理研究所获理学博士学位,并于同年6月到美国夏威夷大学(Hawaii Institute of Geophysics and Planetology, University of Hawaii)做博士后研究。2006年9月回国,到上海师范大学任教。曾先后到美国芝加哥大学阿贡(Argonne)国家实验室、日本冈山大学固体地球研究所做短期访问研究。2007年入选为“上海师范大学优秀中青年学术骨干”;2012年荣获上海师范大学第一届“王乐三奖教金”。已在Phys. Rev. B,J. Alloys. & Compounds 等杂志上发表研究SCI论文20余篇。

刘爱云,女,1975年1月生,2006年中国科学院上海技术物理研究所微电子学与固体电子学专业毕业,理学博士学位。2006年加入上海师范大学,2008年晋升副教授职称,发表SCI论文30余篇。现在担任Appl. Surf. Sci.、J. Crys. Grow.及Mater. Lett.等杂志审稿人。承担国家自然科学基金,教育部重点基金及上海市教委重点基金项目。现今主要研究方向为:铁电材料的制备、物性及器件的研究。

闫爱民,女,1976年11月生,2005年中科院上海光学精密机械研究所光学工程专业博士毕业。2005年-2012年任职于上海光机所信息光学实验室和空间激光信息中心,2008年晋升副研究员。2012年初加入上海师范大学数理学院,主要研究方向为衍射光学、光学信息处理和空间激光扫描技术及应用。承担过国家自然科学基金、中科院国防创新基金、中科院支撑项目及上海市教委创新基金,发表学术论文30余篇,授权专利10余项。

赵振宇,男,1980年生,上海师范大学副研究员。2008年获得法国巴黎第六大学“物理学”专业、华东师范大学“光学”专业,双博士学位,并荣获法国巴黎第六大学Don et Legs 奖。2008年至2010年在德国马克斯-普朗克固体研究所开展博士后研究。2010年赴德国波鸿鲁尔大学继续从事博士后研究,同年成为德国太赫兹中心唯一中国籍会员。2011年受聘于奥地利Femtolasers激光技术公司任工程师。2012年进入上海师范大学开展科研和教学工作,主要研究领域为太赫兹技术与应用。近年来,在Opt. Express,Appl. Phys. Lett., J.Phys. D: Appl.Phys., IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron., 等SCI/EI刊物以及国际会议上发表论文十余篇。

赵祥永,男,博士,研究员。从事弛豫铁电单晶等先进功能材料的制备、结构与性能关系、压电、磁探测和光电器件、医学超声换能器、红外探测系统等研究,主持国家自然科学基金、国家863计划课题、国家重点研发计划课题、上海市科技支撑计划课题等科研项目10项,作为科研骨干参与国家自然科学基金重点、国家科技支撑、上海市自然科学基金重点项目等科研项目18项。在国际学术期刊发表SCI收录学术论文170余篇,参与撰写学术专著4部,申请(授予)发明专利20余项,起草行业标准1项,获上海市自然科学奖一等奖(排名2)、上海市青年科技启明星(A类)、中国科学院青年创新促进会会员、第六届亚洲电子陶瓷会议“AMEC-6 Young Scientist Award”奖等荣誉和奖励。承担《材料物理》课程教学。

潘裕柏,中国科学院二级研究员,博士生导师,中国硅酸盐学会溶胶凝胶分会理事,中国光学学会光学材料专业委员会委员,激光与光电子学进展编委,先后在法国国家科研中心化学冶金所和日本秋田县立大学做访问学者。作为课题组负责人承担过国国家863项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、JG基础项目、JPPT项目、上海市重大基础研究项目、上海市科委重点项目等多项。在陶瓷材料的晶界设计方面与复合材料制备等方面积累了丰富的经验。领导透明光功能陶瓷课题组在激光陶瓷、闪烁陶瓷等领域取得了突破性成果。已在国内外学术刊物上共发表论文200余篇,专利授权和公开30余项;出版专著两部,其中由科学出版社出版的《先进光功能透明陶瓷》入选《光学与光子学丛书》,出版到第六版。

张毅闻,男,博士,教授。主要研究领域为纳米半导体材料,光电薄膜的制备与器件组装。研究光电转换机理及其在光伏电池、电致发光显示成像与太阳能光解水制氢等方面的应用。近5年以第一作者/通讯作者发表SCI论文5篇,申请日本、美国、中国等各国专利40项,其中12项获得授权,参与撰写太阳电池专著1本。在化合物薄膜太阳电池领域的论文于2013年获35th JSAP Outstanding Paper Award,在2012年被选为Applied Physics Express 学术杂志“Spotlights”论文。在显示成像研究方面,实现折射率小于1.3的中空纳米粒子的可控生长,成功开发新型防反射光电薄膜,年销售额超过100亿日元。

冯勋立,男,理学博士,博士生导师,研究员。1963年8月出生,1998年于中国科学院安徽光学精密机械研究所获博士学位,在中国科学院上海光学精密机械研究所担任研究员、博士生导师,长期在新加坡国立大学物理系和量子技术中心担任研究员、高级研究员。主要从事量子光学和量子计算的理论研究工作。以第一作者在Phys.Rev.Lett.上发表论文2篇,其中之一的单篇他引超过200次,并在Phys.Rev.A、Phys.Rev.B等国际知名刊物发表论文60余篇,论文他引800余次,主持国家自然基金项目3项,并以学术骨干参与多项973项目。目前主要研究腔QED体系的超强耦合、考虑原子振动的腔QED和腔光力学等。

何晓勇,男,理学博士,副研究员。1979年3月出生,2007年在中科院上海微系统与信息技术研究所获得博士学位,之后到韩国亚洲大学、新加坡南洋理工大学从事博士后研究,于2014年就职于上海师范大学物理系。主要研究领域为太赫兹技术、石墨烯光电子学和表面等离子激元光学,近年来在Opt. Lett., Carbon, Nanotechnology等期刊上发表SCI论文二十余篇,其中多篇为高被引论文。目前研究方向有太赫兹波导传输技术(主要包括金属丝波导、平板金属波导和混合模式(Hybrid modes)波导和基于石墨烯的可调谐波导器件(调制器、滤波器和吸收体)研究设计和机制探讨。

吉凯,男,理学博士,副研究员。1974年出生,2004年在日本综合研究大学院获理学博士,2004-2016年先后在日本东京大学、德国海德堡大学等高校、研究机构从事理论凝聚态物理研究,2016年9月入上海师范大学任副教授,已在Phys. Rev. Lett.、Phys. Rev.等主流学术刊物发表论文20余篇。研究工作主要包括以下三个方向:(1)量子多体效应。发现并解释了超导材料的异常同位素效应,驱动量子系统的动态局域化等新奇性质。(2)玻色-爱因斯坦凝聚。建立了杂质在玻色-爱因斯坦凝聚体中的极化子动力学响应理论,发现了激子极化激元凝聚体在时空关联上的非线性普适类特征。(3)数值计算方法开发。采用分子动力学技术将量子蒙特卡罗模拟收敛速度提高了约一个数量级;采用迭代拟合算法解决了蒙特卡罗的解析延拓失真问题。

梁云烨,男,理学博士,副研究员。研究领域:使用第一性原理,通过大型计算机数值

模拟计算,研究低维(一维或二维)纳米体系的电子结构及其输运性质,并结合数学方法(如,群论、组合数学等)预测可能存在的、具有奇异特性的新材料。使用密度泛函理论,探索纳米材料输运性质调控的机制。主要研究的对象包含有机分子期间、石墨烯、过渡金属碳化物或氮化物等材料。曾参与日本东北大学金属材料研究所川添良幸教授研究室开发第一性计算原理程序TOMBO的开发与改进等工作。科研水平与学术业绩:共发表23篇SCI论文,其中以第一作者或通讯作者发表7遍论文。相关论文主要发表在Phys Rev B,Carbon,J Chem Phys,J Phys Chem C等期刊上。使用非平衡态格林函数,结合密度泛函理论,开发了模拟处于非平衡态的电子,在电场作用下的输运性质的计算程序包。

胡志娟,女,于2006年毕业于中科院上海光学精密机械研究所,获得博士学位,现为上海师范大学数理学院副教授。长期从事光折变光学,微结构光学和光集成方面的研究,发表SCI论文十余篇,承担过国家自然科学基金青年基金和中国科学院空间激光通信及检验技术重点实验室开放课题。教学上承担《光学》、《大学物理》、《大学物理实验》等本科生课程,及《信息光学》研究生课程的教学工作。

肖桂娜,女,理学博士,副教授。主要从事功能纳米材料、薄膜技术、表面增强拉曼光谱方面的研究。主持国家自然科学基金青年项目、上海高校青年教师培养资助计划项目、上海交通大学重点实验室开放课题和上海师范大学一般项目各1项。目前,在国内外学术期刊上发表SCI论文20篇,申请国家发明专利3项。其中,2007 年发表在Chem. Phys. Lett.上的工作已被他引100余次。主要承担物理系《普通物理实验》专业必修课和全校理工科专业学生《大学物理实验》公共必修课教学;积极指导学生参加课外教学科研实践活动,如大学生物理学术竞赛、大学生创新活动计划项目。2014年荣获“第二期上海市属本科高校新教师岗前培训优秀学员”。指导了7位本科生做毕业论文设计,其中2位同学论文评为优秀。

胡古今,男,理学博士,研究员。主要从事长波红外探测材料与器件,光伏材料、器件与物理,低维铁电光子材料与物性等方面的研究与教学工作。国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金、上海市自然科学基金等项目评审专家,Cryst. Growth Des、J. Am. Cera. Soc、Appl. Phys. Lett、J. Appl. Phys、J. Appl. Phys A、IEEE Tran. Ele. Dev.等杂志审稿人。已主持8个国家和省部级项目,完成多个国家和地方重大或重点科技计划项目的研究任务。已发表SCI论文60余篇,影响因子超过3.5有12篇,2篇第一和通讯作者论文被全文收录于美国陶瓷学会出版的《Progress in Nanotechnology : Application》丛书;授权中国发明专利12件。获上海市自然科学二等奖1项。已培养博士生8名,硕士生3名,1人获上海市优秀博士论文。

谢逸群,男,理学博士,副教授。1979年12月出生,2009年在复旦大学获得理学博士学位。领域为计算物理,目前主攻研究内容利用高性能计算机模拟计算掺杂体系的电子结构及电、热输运对器件的性能,这是预测、设计半导体器件的核心问题。目前他他主要采用第一性原理计算软件Nanodsim计算器件的输运性能,研究一些纳米结构的电输运特性、热输运性能,并在此基础上进行材料功能预测、结构设计。

王涛,男,博士,副研究员。主要开展多种功能薄膜的PLD制备及性能的研究工作,研究领域主要涉及钙钛矿结构Mn氧化物薄膜的外延生长,铜铁矿结构透明导电氧化物薄膜的制备与性能的研究等。研究结果得到充分肯定,尤其在透明导电氧化物薄膜的外延生长方面积累了丰富的经验。攻读博士学位期间,主要研究氧化物半导体薄膜的PLD外延生长,得到了较高透过、高电导率的单层薄膜。最近,已开展了相关的初步研究工作,通过不同离子的掺杂,在蓝宝石基片上成功得到高透过率的Ga2O3外延薄膜。此外还发现只有某些特定

替代的情况下,才能的到高透过率、高电导率的外延Ga2O3薄膜。主要承担《传感器技术与应用》本科生课程。

杜伟杰,男,博士,副研究员。主要研究领域为光电材料与器件、太阳能电池。2016年加入上海师范大学数理学院物理系,主要研究方向为新型光电薄膜的制备和器件开发,光伏制氢等。留学于日本筑波大学,期间曾担任JST特别研究员工作,擅长利用分子束外延技术,制备高质量的外延薄膜材料,首次制得基于硅化物薄膜半导体的太阳能电池材料。目前承担上海市自然科学基金一项,近5年来发表SCI、EI论文20余篇,参加光伏领域国际会议并做报告20次。承担本科生“大学物理”以及“光谱测量的原理与技术”教学工作。

四、课程设置与学分(总学分不少于27学分)

(一)必修课程(不少于23学分)

1. 学位公共课(不少于5学分)

中国特色社会主义理论与实践研究Theory and Practice of Socialism with Chinese

Characteristics(2学分)

自然辩证法Dialectics of Nature(1学分)

第一外国语First Foreign Language(2学分)

2. 学位基础课(不少于9学分)

高等量子力学Advanced Quantum Mechanics(3学分)

群论Group Theory(3学分)

计算物理Computational Physics(3学分)

高等固体物理Advanced Solid State Physics(3学分)

3. 学位专业课(不少于9学分)

低维物理与薄膜技术Low Dimensional Physics and Thin Film Technique (3学分)

材料结构与物性Structure and Physical Properties of Materials (3学分)

半导体物理与器件Semiconductor Physics and Devices(3学分)

激光物理与技术Laser Physics and Technique (3学分)

MEMS技术MEMS Technique (3学分)

(二)选修课程(不少于4学分)

1.公共选修课

英语口语(2学分)

计算机基础(2学分)

2.专业选修课(不少于4学分)

专业外语Specialized Foreign Language(限定选修课,2学分)

物理学前沿导论Introduction of Frontier Physics (4学分)

五、培养方式与考核方式

(一)培养方式

1.通过课堂讲授、课堂讨论和阅读指导的方式,帮助学生全面而扎实地掌握本专业的

基础知识,打好专业基础。

2.指导学生阅读国内外新近的专业文献,举办学术讲座,组织学术访问,举办研究生

讨论班,帮助学生及时地掌握学术动态,开拓学术思路。

3.指导学生撰写专业学术论文。每位学生在三年内必须完成具有较高质量的硕士论文

一篇。

4.专业学习、学位论文写作、教学实践三方面有机结合,专业教学实习纳入培养过程。

(二)考核方式

1.课程考核可以采用考试或撰写课程论文两种方式,成绩实行百分制,分5个等级,59分以下、60~69、70~79、80~89、90~100分别对应不及格、及格、中、良好、优秀这几个等级。

2.中期考核

课程学习阶段完成以后,硕士研究生最迟须在入学后的第四学期末之前完成中期考核,其办法参照“研究生中期考核规定”。中期考核合格者方可继续攻读学位。

六、学位论文撰写与答辩

1.学位论文的选题

论文选题和内容应具有一定理论价值和应用价值,体现凝聚态物理专业的专业内涵,有一定的创意和前沿性。按照研究生培养细则规定的时间节点完成论文开题,填写《研究生学位论文选题报告书》。

2.学位论文的撰写

按照上海师范大学《研究生论文写作规范》(载《上海师范大学研究生教育工作条例》),论文封面、中外文提要、目录、正文、附录、注释、参考文献等环节的编排必须

符合《研究生论文写作规范》要求。

3.学位论文答辩

(1)学位论文首先需要参加学校组织的双盲评,4月15日前将完整的论文打印稿一份交到研究生处。学位论文通过双盲评之后,答辩前须聘请2位(或以上)具有副教授(或以上)职称的专家评阅。

(2)学位论文答辩一般在每年的5月份,学位论文由作者本人提交答辩委员会,由答辩秘书分送答辩委员。

(3)答辩委员会由3-5名与选题有关的教授(或研究员)、副教授(或副研究员)组成,至少一人是校外专家。答辩委员会推举一名答辩主席(一般是外校专家),答辩人的导师和副导师不能担任答辩委员或主席。答辩后由答辩委员会投票表决,答辩主席在答

辩决议书上签字。

4.学位授予

论文在获三分之二(或以上)答辩委员通过后,答辩委员会可建议授予答辩人所申请的学位。有关学位论文和学位评定的具体要求请参阅《上海师范大学研究生教育工作条例》。

七、参考书目

喀兴林,《高等量子力学》,高等教育出版社,1999年。

A.梅西亚,《量子力学》(第二卷),科学出版社,1986年。

P.A.M.狄拉克,《量子力学原理》,科学出版社,1979年。

https://www.wendangku.net/doc/e810236485.html,ler著,栾德怀、冯承天等译,《对称群及其应用》,科学出版社,1981年。

B.G.Wybourne,《典型群及其在物理上的应用》,科学出版社,1982年。

顾秉林,王喜坤,《固体物理学》,清华大学出版社,1989年。

北大物理系编写组,《量子统计物理学》,北京大学出版社,1987年。

雷克著,《统计物理现代教程》上、下册,北京大学出版社,1983年。

李政道编,《统计力学》,北京师范大学出版社,1984年。

JuinJ.Liou,《Advanced Semiconductor Device Physics and Modeling》,1994。

徐建军,《量子场论》,复旦大学出版社,2004年。

D.卢里,《粒子和场》,科学出版社,1981年。

杜经宁,J.W.迈耶,L.C.费尔德曼,《电子薄膜科学》,科学出版社,1997年。王敬义,《薄膜生长理论》,华中理工大学出版社,1993年。

曲喜新,过璧君,《薄膜物理》,电子工业出版社,1994年。

刘强,《材料物理性能》,化学工业出版社2009。

刘恩科,朱秉升等《半导体物理学》(第七版),电子工业出版社2008.。

方俊鑫,陆栋,《固体物理学》上海科学技术出版社,1993。

八、附录

附录1 凝聚态物理专业硕士研究生课程设置

附录2 凝聚态物理专业硕士研究生课程教学大纲

附录1:凝聚态物理专业硕士研究生课程设置

附录2:凝聚态物理专业硕士研究生课程教学大纲

一、《高等量子力学》课程教学大纲

二、课程基本信息

课程名称(中文):高等量子力学

课程名称(英文):Advanced Quantum Mechanics

课程类别:□通识必修课□通识选修课■学位基础课□专业方向课

□专业拓展课□实践性环节

课程性质*:■学术知识性□方法技能性□研究探索性□实践体验性

培养的核心能力和素养(多选):

■自主学习■自主发展能力■批判性思维能力

■解决问题能力□沟通交流能力□团队合作能力

□国际素养□信息素养□领导力素养

课程代码:

周学时: 4 总学时: 72 学分:3

先修课程:高等数学、量子力学、数学物理方法

授课对象:物理系研究生

三、课程简介

通过此课程的教学,使研究生在本科阶段具备的初步量子力学知识和技能的基础上,加宽加深对量子力学基本思想、基本内容和基本应用的认识和能力。学会从微观角度来认识物质结构及相关规律,并解决一些量子力学问题。

四、课程目标

通过本课程的学习要求研究生掌握群论的基本知识与应用技能,在课题研究需要之时能够用群论这种数学工具来解决问题。

五、教学内容与进度安排*(满足对应课程标准的第2条)

第一章绪论

§1.1 量子力学的建立

§1.2 量子力学的应用

第二章量子力学基本原理

§2.1 波函数的统计解释原理

§2.2 态叠加原理

§2.3 体系状态波函数满足薛定谔方程

§2.4 力学量用厄米算符表示

§2.5 体系状态波函数可用算符的本征函数展开

§2.6 不确定度关系

§2.7 全同性原理

第三章量子力学的理论方法

§3.1 表象理论

§3.2 微扰理论

§3.3 量子跃迁理论

§3.4 自旋与角动量理论

§3.5 散射理论

§3.6 多粒子体系理论

§3.7 二次量子化

§3.8 相对论量子力学

第四章路径积分

§4.1 传播子

§4.2 路径积分的基本思想

§4.3 路径积分的计算方法

§4.4 Feyman 路径积分理论与Schroedinger波动方程等价

§4.5 路径积分理论的规范不变性,Aharonov-Bohm效应

第五章二次量子化

§5.1 粒子数表象,粒子产生与湮灭算式

§5.2 Bose子单体和二体算符的表示式

§5.3 Fermi子单体和二体算符的表示式

§5.4 坐标表象

第六章量子体系的对称性

§6.1 守恒量与对称量

§6.2 量子态的分类与对称性

§6.3 能级简并度与对称性的关系

§6.4 对称性在简并微扰中的应用

第七章时间反演

§7.1 时间反演态与时间反演算符

§7.2 时间反演不变性

§7.3 力学量的分类与矩阵元的计算

六、修读要求

课上认真学习+课外补读相关知识

七、学习评价方案

1. 作业或练习、教学活动开展等过程考核要求:完成课后阅读要求

2 期末(终结性)考试(核)形式:笔试

3. 最终考评成绩计算(满足对应课程标准的第6条):平时成绩30%;期末成绩70%。

八、课程资源(推荐教材及参考书)

曾谨言,《量子力学》(卷Ⅱ)第二版,科学出版社,1997年。

钱伯初、曾谨言,《量子力学习题精选与剖析》,科学出版社,1995年。

喀兴林,《高等量子力学》,高等教育出版社,1999年。

A.梅西亚,《量子力学》(第二卷),科学出版社,1986年。

P.A.M.狄拉克,《量子力学原理》,科学出版社,1979年。

苏如铿,《量子力学》,复旦大学出版社,1997年。

……

九、其他需要说明的事宜

二、《群论》课程教学大纲

二、课程基本信息

课程名称(中文):群论

课程名称(英文):Group Theory

课程类别:□通识必修课□通识选修课■学位基础课□专业方向课

□专业拓展课□实践性环节

课程性质*:■学术知识性□方法技能性□研究探索性□实践体验性

培养的核心能力和素养(多选):

■自主学习■自主发展能力■批判性思维能力

■解决问题能力□沟通交流能力□团队合作能力

□国际素养□信息素养□领导力素养

课程代码:

周学时: 4 总学时: 72 学分:3

先修课程:线性代数、固体物理、量子力学

授课对象:物理系研究生

三、课程简介

群论是认识物质世界的数学,在物理学中有许多应用:利用群论方法,可以直接对体系的许多性质做出定性的了解,可以简化复杂的计算,也可以预言物理过程的发展趋向。目前在物理学的许多分支中,群论已经成为不可缺少的工具。本课程着重讲解群论与群表示论以及它们在固体物理以及量子力学中的应用,目的在于使研究生把它作为一种新的数学工具,为解决研究课题中的相关问题服务。

四、课程目标

通过本课程的学习要求研究生掌握群论的基本知识与应用技能,在课题研究需要之时能够用群论这种数学工具来解决问题。

五、教学内容与进度安排*(满足对应课程标准的第2条)

第一章绪论

1. 课时数:2

2. 讲授内容或训练技能,重点、难点

§1.1 群论发展历史

§1.2 对称性与对称操作

3. 学生学习任务:了解本门课程的课程体系和要求

4. 教学方法:讲授

5. 课外学习要求:查找相关材料了解群论的课程体系,复习线性代数知识第二章群的基本概念

1. 课时数:9

2. 讲授内容或训练技能,重点、难点

§2.1群

§2.2 子群和陪集

§2.3 共轭元与类

§2.4 正规子群与商群

§2.5 直积群

3. 学生学习任务:掌握群的基本概念及群的分类等

4. 教学方法:讲授

5. 课外学习要求:阅读与本章节相关的知识

第三章群表示理论

1. 课时数:18

2. 讲授内容或训练技能,重点、难点

§ 3. 1 群的矩阵表示

§ 3. 2 舒尔定理

§ 3. 3 表示矩阵元的正交性定理

§ 3. 4 表示的构造

§ 3. 5 基函数的性质

§ 3. 6 表示的特征标

§ 3. 7 投影算符

§ 3. 8 群元空间

§ 3. 9 正规表示

§ 3. 10完全性关系

§ 3. 11 特征标的构造

§ 3. 12 表示的直积

§ 3. 13 直积群的表示

§ 3. 14 实表示

3. 学生学习任务:掌握群表示的相关概念、定理、以及各类群的表示

4. 教学方法:讲授

5. 课外学习要求:阅读与本章节相关的知识

第四章完全转动群

1. 课时数:6

2. 讲授内容或训练技能,重点、难点

§ 4.1 三维空间中的正交群

§ 4.2 完全转动群SO(3)群的不可约表示

§ 4.3 二维幺模幺正群SU(2)

§ 4.4 SU(2)群的不可约表示

§ 4.5 双群

3. 学生学习任务:掌握完全转动群及其表示

4. 教学方法:讲授

5. 课外学习要求:阅读与本章节相关的内容

第五章点群及其应用

1. 课时数:6

2. 讲授内容或训练技能,重点、难点

§ 5.1 点群

§ 5.2 晶体点群的对称操作及对称元素

§ 5.3 晶体点群(32个晶体点群、符号及所属晶系)

§ 5.4 点群的特征标表

§ 5.5 双点群

§ 5.6 晶体的宏观性质与晶体的对称性

§ 5.7 分子振动谱与简正模

3. 学生学习任务:掌握32个点群及其构成以及群论在固体物理中的应用。

4. 教学方法:讲授

5. 课外学习要求:阅读与本章节相关的内容

第六章群论与量子力学

1. 课时数:4

2. 讲授内容或训练技能,重点、难点

§ 6.1 哈密顿算符的群

§ 6.2 微扰引起的能级分裂

§ 6.3 矩阵元定理与选择定则

§ 6.4 时间反演对称性

§ 6.5 空间及时间的平移

3. 学生学习任务:了解群论在量子力学中的应用。

4. 教学方法:自学+讨论

5. 课外学习要求:复习量子力学的相关知识

第七章空间群与晶体能带

1. 课时数:3

2. 讲授内容或训练技能,重点、难点

§ 7.1 广义空间群

§ 7.2 晶体空间群

§ 7.3 平移群的不可约表示

§ 7.4 简单空间群的不可约表示

§ 7.5 空间群的不可约表示与能带结构

§ 7.6 空间群的选择定则

3. 学生学习任务:了解空间群的分类和表示方法。

4. 教学方法:自学+讨论

5. 课外学习要求:复习固体物理关于平移对称性的内容

六、修读要求

课上认真学习+课外补读相关知识

七、学习评价方案

1. 作业或练习、教学活动开展等过程考核要求:完成课后阅读要求

2 期末(终结性)考试(核)形式:笔试

3. 最终考评成绩计算(满足对应课程标准的第6条):平时成绩30%;期末成绩70%。

八、课程资源(推荐教材及参考书)

1、徐婉棠、喀兴林《群论及其在固体物理中的应用》北京,高等教育出版,2002

2、谢希德、蒋平《群论及其在物理学中的应用》北京-科学出版社 1986.8,

3、马中骐《物理学中的群论》科学出版社,1998年版

4、John Wiley 《Elements of Group Theory for Physics》科学出版社,1982年版(1977)

……

九、其他需要说明的事宜

三、《高等固体物理》课程教学大纲

一、教师或教学团队信息

二、课程基本信息

课程名称(中文):高等固体物理

课程名称(英文):Advanced Solid State Physics

课程类别:□通识必修课□通识选修课■学位基础课□专业方向课

□专业拓展课□实践性环节

课程性质*:■学术知识性□方法技能性□研究探索性□实践体验性

培养的核心能力和素养(多选):

■自主学习□自主发展能力□批判性思维能力

■解决问题能力□沟通交流能力□团队合作能力

□国际素养□信息素养□领导力素养

课程代码:

周学时: 4 总学时:72 学分:3

先修课程:量子力学、热力学统计

授课对象:应用物理学专业硕士研究生

三、课程简介

固体物理学是研究固态物质的微观结构及固体宏观物理特性的一门学科,它是物理、材料及电子类专业的一门应用基础课程,也是许多新兴电子、材料科学的基础。

四、课程目标

通过本课程的学习,使学生系统地掌握有关固体物理中的基本概念,晶体中电子运动规律以及能带的计算方法,培养学生分析和解决问题的能力,为后续的课程打下坚实的基础,为进一步学习和研究现代半导体技术和新能源材料提供一定的理论基础。

五、教学内容与进度安排

第一章晶体结构

1.1一些晶格的实例

1.2晶格的周期性

1.3晶向、晶面和它们的标志

1.4倒格子

1.5晶体的宏观对称性

1.6点群

1.7晶格的对称性

1.8晶体表面的几何结构

1.9非晶态材料的结构

1.10准晶态

第二章固体的结合

2.1 离子性结合

2.2 共价结合

2.3 金属性结合

2.4 范德耳尔斯结合

2.5 元素和化合物晶体结合的规律性

第三章晶格振动与晶体的热学性质

3.1 简谐近似和简正坐标

3.2 一维单原子链

3.3 一维双原子链声学波和光学波

3.4 三维晶格的振动

3.5 离子晶体的长光学波

3.6 确定晶体振动谱的实验方法

3.7 局域振动

3.8 晶格热容的量子理论

3.9 晶格振动模式密度

3.10 晶格的状态方程和热膨胀

3.11 晶格的热传导

3.12非晶固体中的原子振动

第四章能带理论

4.1布洛赫定理

4.2 一维周期场中电子运动的近自由电子近似

4.3 三维周期场中电子运动的近自由电子近似

4.4 赝势

4.5 紧束缚近似—原子轨道线性组合法

4.6 晶体能带的对称性

4.7 能态密度和费米面

4.8 表面电子态

4.9 无序系统中的电子态

第五章晶体中电子在电场和磁场中的运动

5.1 准经典运动

5.2 恒定电场作用下电子的运动

5.3 导体、绝缘体和半导体的能带论解释

5.4 在恒定磁场中电子的运动

5.5 回旋共振

5.6 德?哈斯—范?阿尔芬效应

第六章金属电子论

6.1费米统计和电子热容量

6.2功函数和接触电势

6.3分布函数和玻尔兹曼方程

6.4 弛豫时间近似和电导率公式

6.5 各向同性弹性散射和弛豫时间

6.6 晶格散射和电导

6.7 玻尔兹曼方程的局限性 Kubo-Greenwood公式

6.8 非晶态金属的电导率及其温度关系

6.9 金属—绝缘体转变

六、修读要求

要求学生课前预习、课后复习、独立地完成每节课布置的作业,善于总结和发现问题并及时解决,形成独立思考与解决问题的能力。

七、学习评价方案

最终成绩=过程成绩(30%)(其中:考勤分5%,课堂表现分5%,作业小测分10%,期中考试10%)+期末成绩70%

八、课程资源

教材:

黄昆原著,韩汝琦改编,固体物理学,高等教育出版社,1988

参考书目:

1、C. 基泰尔著,项金钟、吴兴惠译,固体物理导论(原著第八版),化学工业出版社,

2012

2、方俊鑫,陆栋,《固体物理学》上海科学技术出版社

九、其他需要说明的事宜

四、《计算物理》课程教学大纲

一、教师或教学团队信息

二、课程基本信息

课程名称(中文):计算物理

课程名称(英文):Computational Physics

课程类别:□通识必修课□通识选修课■学位基础课□专业方向课

□专业拓展课□实践性环节

课程性质*:■学术知识性□方法技能性□研究探索性□实践体验性

培养的核心能力和素养(多选):

■自主学习■自主发展能力■批判性思维能力

■解决问题能力□沟通交流能力□团队合作能力

□国际素养□信息素养□领导力素养

课程代码:

周学时: 4 总学时: 72 学分:3

先修课程:高等数学,大学物理,计算机程序设计

授课对象:物理系研究生

一、课程的性质与目的:

计算物理学是借助计算机的计算能力,通过数值计算的方法,来解决实际的物理问题的科学。由于可以定性及定量地解决一些实际的物理问题,目前,在物理学研究中正获得越来越广泛的应用。其与理论、实验一起列为研究物理的三大支柱。由于计算机计算能力的不断提高,各种不同的开源或商业计算程序的出现,计算物理学发展很快,潜力巨大。本课程以物理专业研究生为主要授课对象,结合典型的物理问题,有选择地介绍若干主要的方法和计算软件,使学生初步掌握物理模型与数学建模的方法,提高科学研究的能力,培养其独立解决科学问题的能力。

二、教学内容:

1.绪论

通过简单的例子,对计算物理的应用范围有一个基本的认识;理解计算物理学对物理学研究中的意义;学习MATLAB或Octace等程序的一些基本功能。

学习重点:熟练掌握MATLAB的命令,特别是对矩阵的一些基本操作、可视化方法,学习使用帮助文件。

学习难点:正确编写简单的可执行脚本、循环、判断等命令。

2.基本数值方法

掌握常用的插值、最小二乘法、积分与微分、求根及极值等方法的原理,能熟练调用MATLAB 中的相关函数实现以上功能,可以编写相关的程序实现这些功能。

学习重点:熟练调用相关函数,并用它们实现较为复杂的功能。

学习难点:相关函数的适用范围。

3.常微分方程的数值解法

掌握常微分方程的数值解法,如龙格-库塔方法的基本理论,使用常微分方程数值解法解决物理学中的运动学问题以及其他初值问题。理解常微分方程中的刚性问题以及边值问题以及本征值问题的解法。

学习重点:龙格-库塔方法解决物理学中的运动学问题。

难点:龙格-库塔方法的编程以及物理问题建模。

4.傅立叶变换

掌握离散傅立叶变换的基础知识及其在物理学中的应用。学会使用MATLAB中的快速傅立叶变换求解问题。知道一些常用的实现快速傅立叶变换的程序包,如FFTW等。

学习重点:学会快速傅立叶变换及其逆变换。

学习难点:运用快速傅立叶变换解决实际的问题。

5.拓展

介绍目前计算物理中特别是涉及到凝聚态固体材料性质计算的常用方法、计算程序及其运用方法。将介绍目前主要计算分子等材料的常用量子化学程序,如Gaussian、Gammes等。介绍计算固体材料性质的基于密度泛函的第一性原理程序,如VASP、Wien2k、Siesta、Quantum Espresso等。计算电子输运性质的程序如ATK等。以及处理相关材料结构,可视化图形界面程序,分析软件等。

学习重点:使学生对不同软件适用的相应体系有一个基本的认识。在今后的研究中,可以自主选择相关计算程序完成研究课题。

学习难点:不同方法及不同程序的局限性与适用范围。

三、考核:

考核内容主要为考勤情况,作业成绩,期中与期末考试成绩。其中考勤占10%,作业占30%,期中考试占20%,期末考试占40%。

四、教材:计算物理学,作者:马文淦,科学出版社

五、参考书目:计算物理的MATLAB解法与可视化,作者:唐炼/赵昆,中国石化出版社

五、《低维物理与薄膜技术》课程教学大纲

一、教师或教学团队信息

二、课程基本信息

课程名称(中文):低维物理与薄膜技术

课程名称(英文):Low - dimensional physics and thin film technology

课程类别:□通识必修课□通识选修课■学位专业课□专业方向课

□专业拓展课□实践性环节

课程性质*:■学术知识性■方法技能性□研究探索性□实践体验性

培养的核心能力和素养(多选):

■自主学习□自主发展能力□批判性思维能力

■解决问题能力□沟通交流能力□团队合作能力

□国际素养□信息素养□领导力素养

课程代码:

周学时: 4 总学时:64 学分:4

先修课程:固体物理

授课对象:物理学学术型硕士研究生

三、课程简介

《低维物理与薄膜技术》是物理学学术型硕士研究生的一门主干专业课程,低维物理是目前凝聚态物理的前沿方向之一,为研究纳米材料提供相应的物理基础。薄膜技术是先进制造业的基础,涉及范围包括集成电路与电子元器件、显示器和LED照明、信息记录与储存、MEMS 与传感器和太阳能电池等高技术产业。通过本课程的学习使学生获得低维物理方面的基本理论、基本知识,掌握薄膜制备结构和性能等方面的基础知识与技能,为硕士生开展后续专业课的学习和开展学位论文的研究,提供必要的理论基础和实验技能训练。

四、课程目标

本课程概括可分为四大部分。第1~3章,低维物理的基本知识和性质的阐述;第4~6章,零维(0D)和一维(1D)材料与器件;第7~8章归结为表面物理与薄膜生长;第9~11章,薄膜技术。全部课堂教学为64学时。

五、教学内容与进度安排

第一章低维材料的结构和基本特性

1. 课时数:6

2. 讲授内容或训练技能,重点、难点

◆低维材料体系与维度

◆低维材料的特征长度与小尺寸效应

◆低维材料的表面与界面效应

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