物理学一级学科硕士点介绍
  • 来源:深圳大学物理与能源学院
  • 发布者:学院办公室
  • 发布时间:2017-06-28 08:58:22
  • 浏览次数:5
  • 物理学一级学科包括六个授权二级学科:理论物理,粒子物理与原子核物理,凝聚态物理,薄膜物理与技术,等离子体物理,光学。其中光学在光电工程学院。物理学一级学科设立理论物理,粒子物理与原子核物理,计算材料与纳米器件物理,薄膜物理与技术,材料表面物理与技术,光电检测技术,光学等7个研究方向。

    1.理论物理(070201)

    理论物理包含以下研究方向:

        (1)量子信息与量子计算及其相关问题的研究。量子信息和量子计算是近年来物理学最重要的研究领域之一,也是我国重点支持的十大研究领域之一,具有重要的科学意义和应用前景。我们将主要进行一下几个方面的研究:

    a.量子系统的控制理论及其在量子计算中的应用。研究量子系统的可控性,控制策略及其在量子计算系统和量子计算中的应用。研究在退相干情况下的量子控制问题以及相干性的恢复与保持等课题;

    b,量子多体问量子多体系统的平衡和非平衡物理效应研究。多体系统的平衡态物理问题主要包括多体系统中的量子相变和热力学相变等特征研究以及利用量子信息中的自旋退相干技术来探测多体系统的相变特征等。多体系统的非平衡物理问题主要包括多体系统在外界驱动的非平衡过程中的做功与系统平衡态自由能的关系以及外界驱动多体系统经历临界点过程中产生的拓扑缺陷研究。

    c.过渡金属硫化物中的新型量子现象和在量子信息领域的应用。由于过渡金属硫化物是直接带隙半导体,拥有可见光波段的带隙,非零的贝里曲率,和能谷自由度等性质,最近成为了二维材料中研究的热点。我们研究的重点包括过渡金属硫化物在各种边界上出现的新型量子边缘态,和基于能谷自由度以及边缘态的量子比特的实现、存储、读取和操控等等。

    (2)冷原子物理。目前我院理论物理学量子光学研究方向主要研究内容为光的非经典性质以及光与物质相互作用中的量子现象。研究方向包括:激光场与物质相互作用过程中的量子干涉效应,例如相干粒子数捕获、无反转光放大、电磁感应光透明等;电磁感应光透明过程中量子信息的存储与恢复以及基于此过程的量子纠缠;基于量子干涉的慢光及非线性 光学效应,尤其是弱光强非线性及其在单光子开关、量子逻辑门中的应用。

    (3)非线性复杂系统动力学。研究物理学科(也包括其它学科)中所建立的宏观非线性动力学系统随时间或空间或时间和空间的演化特性,探究由等同或非等同宏观非线性动力学子系统间相互作用以及在一些特定的边界或外部条件下所产生的协同效应生成、发展的规律,揭示时、空演化过程中各类物理表象所反映的物理本质和规律。结合实际问题的研究,从理论上为应用提供有指导性的工作基础。

     

     

    2、粒子物理与原子核物理(070202)

    粒子物理与原子核物理是研究原子核与基本粒子的性质、结构、相互作用及运动规律的学科,是当今物理学最重要的分支之一。核物理的研究曾导致了核能的广泛利用。粒子物理和核物理的实验研究对极为精密和复杂的仪器设备以及先进实验技术的需求是高新技术发展的推动力之一。 粒子物理与原子核物理学科的建设和发展,为国家重大科学平台的建设、核电产业、各类非动力民用核技术产业提供人才和技术支持。本学科主要的研究方向有:

    (1)原子核结构与原子核反应研究。在结构研究方面,在束 g 谱学对原子核结构的研究也是当前研究的热点。原子核可以处于不同的状态,当原子核状态发生转变时,会释放出大量的g射线,通过对实验测量的g射线的分析,可以对核的内部能级结构进行研究,给出原子核的衰变纲图,并且对高自旋,核三轴形变等进行研究。在反应研究方面,重点研究重离子核反应及超重元素(核电荷数大于106的元素称为超重元素,目前实验上已合成118号元素)合成的机制问题。 重离子核反应机制及超重元素的合成是当前原子核物理研究的热点,通常采用熔合反应将两个原子核聚合成为一个具有很大质量数和电荷数的原子核。近年来,本领域的研究在实验和理论方面均取得很大的进展,得到了国内外众多研究机构的高度关注。而相关理论研究不仅可以为实验提供重要的理论参考依据,而且更加深化了对于核结构与核反应规律的认识。本领域的研究得到了国家自然科学基金面上项目及国际交流与合作项目的持续支持。

    (2)核分析技术与环境科学研究。主要采用分子活化分析,核技术、仪器分析和化学分离相结合的方法,对食品和生物样品中的总卤素、可萃取有机卤化合物、持久性可萃取有机卤化合物、有机氯杀虫剂等污染物的含量、分布、相关性、来源、特征残留、成因、环境质量对污染物残留水平的影响以及这些污染物对人体健康的影响等进行比较系统的分析。

    (3)反应堆物理。该方向以中子物理为基础,以反应堆为研究主体,以核电站系统为扩展,涵盖包括中子物理,反应堆物理,核电厂系统与设备,反应堆物理测量,热工水力等。培养学生具有从理论基础到实际应用的全方面的综合知识体系。

    (4)高纯锗单晶的拉制和高纯锗探测器的制备。这个方向是介于核技术与材料科学之间的交叉学科。主要研究高纯锗单晶的制备,和高纯锗探测器的研制。高纯锗探测器是核物理基础研究不可缺少的主要探测装置,也是国防、核电、安检和环境监测部门不可缺少的监测仪器。在这方面,深圳大学有深圳市的高纯晶体与高纯锗探测器制造重点实验室的条件. 是一个重点研究方向。

     

     

    3、计算材料与纳米器件物理(属二级学科:凝聚态物理,070205)

    “计算科学”已逐渐形成为一门独立的新兴学科。利用数值计算方法来设计新材料和模拟新器件,得到材料性能和解决纳米电子器件的新物理问题,已经是一种常用手段。超级计算机的不断更新,更是有力地推动了材料计算和器件模拟的发展。深圳大学材料与器件计算团队由加拿大皇家科学院院士、中组部千人计划专家领携,由4名深圳市孔雀计划高层次人才组成,拥有深厚的理论基础和先进的计算软件,研究工作主要集中在以下几个方向:

    (1)新能源材料性能的模拟计算,包括太阳能电池材料和固体氧化物电池材料性能的计算。与石油、煤炭等化石燃料不同,太阳能不会导致温室效应;同水能、风能等清洁能源相比,太阳能不受地域限制,而且建设成本低。因此,太阳能电池的研究方兴未艾,新型太阳能电池材料不断涌现。我们的计算软件能够计算大量原子组成的系统,非常适合应用于此类材料的性能研究。

    (2)新兴二维半导体材料性能的模拟计算。自从石墨烯二维材料被成功从石墨中分离出来,并于2010年获得诺贝尔奖以来,各种新兴二维材料,如硅烯、过渡金属二硫属化合物(TMDC)、黑磷、三主族金属硫属化物等不断在实验室成功制备,并表现出了独特的电学、化学、机械等性能,成为材料和纳米器件方面的研究热点。研究重点包括掺杂和吸附对二维半导体材料能带的调控、二维复合异质结的能带弯曲和电荷转移、载流子迁移率等。

    (3)各类纳米器件电子传输特性的模拟计算。主要研究纳米器件(包括二维器件)的直流和交流电流电压特性、电子自旋传输特性、纳米器件的暂态电流和开关速率、交流量子电路的量子电感和量子电容,以及电子的热传输效应等,揭示各种量子传输现象背后的微观物理本质,为纳米电子器件的设计提供理论指导。

    (4)金属和半导体体材料性能的模拟计算。主要包括两个方面,一方面是力学性能的研究,如杂质和缺陷在材料中引起的应力分布,各种界面的应力分布等;另一个方面是电学性能的研究,包括缺陷、杂质和应力对材料导电、导热性质的影响等。

      (5)新型材料的超快光物理,包括:超短脉冲光学和超短脉冲光通讯,超快激光与新型材料相互作用及其对光的调制和对介质的操控,超快光学光子学元器件的制备,研究飞秒激光与物质相互作用时的各种非线性光学现象以及低频高强电磁场的电磁辐射方面的相关规律,探索其在光学、凝聚态物理和材料科学以及环境保护研究中的新应用。


    4、薄膜物理与技术(0702J1)

       薄膜物理与技术包括以下研究方向:

    (1)能源薄膜与器件。随着世界能源的短缺和环境污染的问题的日趋严重,开发新型清洁能源成为当今世界各国研究的热门领域,其中光伏发电和热电发电更是研究的重点。光伏发电中,薄膜太阳电池的研究已广泛开展。热电发电中最关键的温差发电技术,是一种可直接将热能和电能相互转换的绿色环保技术,可广泛的应用在温差发电和制冷等领域。近几年,高性能的薄膜热电转换材料及其器件的开发成功,且在性能和应用前景上都要优于块体热电材料,所以薄膜温差电技术的研究开始代替传统的温差电技术的研究,成为了温差电技术广泛应用的突破口。本学科主要从事涉及高质量能源薄膜的制备与其相关物理性能的基础研究,及能源薄膜元器件(太阳薄膜电池和温差薄膜电池)的研制。

    (2)功能薄膜与器件。以各种功能薄膜为基础的传感器具有性能优良、原料廉价易得、生长成本低、与半导体工艺兼容、集成化程度高、功率低、灵敏度高和选择性好等诸多特点,因而在声光器件、压电器件、气敏元件、声表面波器件、压力元件和湿敏元件等方面都有重要应用。本方向重点研究薄膜功能特性及其物理机制,以及在传感器领域的应用。本方向同时研究具有良好生物相容性的薄膜和涂层材料,并着重于薄膜表面和界面与体液接触的物理过程及薄膜物理结构与特性对其生物相容性的影响,从而为材料设计组成和提高性能提高理论基础和指导。

    (3)薄膜物理与结构。作为特殊形态材料的薄膜,其制备和生长过程直接影响着薄膜的结构和性能,最终影响其在微电子、信息、传感器、光学和太阳能等领域的应用。本方向将以凝聚态物理理论为指导,研究薄膜生长动力学、薄膜表面界面特性、薄膜光电学性质、半导体薄膜能带结构、薄膜微观缺陷、纳米及其他微结构薄膜性质与理论分析等。从更加基础的角度研究薄膜生长过程、微观结构、物理特性的物理机制和物理本质。本方向重点研究纳米结构薄膜的生长和制备过程。

     

    5、材料表面物理与技术 (属二级学科:等离子体物理,070204) 

    材料表面物理与技术方向现主要开展以下研究内容:

    利用载能束(电弧等离子束、电子束、离子束)进行材料的制备与改性,能够实现全新的材料功能和应用,为先进制造业提供新材料和新技术,对我国由制造业大国成为制造业强国具有重要现实意义。

    依托于深圳大学-中科院等离子体物理研究所联合应用实验室,致力于发展:(1)载能束在材料科学上的应用,重点研究载能粒子作用下的材料表面、界面问题及相关材料制备与改性;(2)材料科学基础,侧重开展原子团簇尺度上的材料计算与设计;(3)等离子体科学基础,研究等离子体与物质相互作用。

    现联合实验室拥有电子束高热负荷测试实验室、等离子体喷涂实验室、强流脉冲电子束材料改性实验室、微波ECR等离子体增强磁控溅射实验室、高能离子束材料改性实验室、材料制备实验室、热处理实验室。此外还拥有原子力显微镜、扫描隧道显微镜、X射线衍射仪、材料孔隙率测试仪、硬度测量仪、金相显微镜、水接触角测量仪等先进测试表征设备。研究方向涵盖核聚变第一壁钨材料及部件制备、高热负荷性能测试、燃料电池电解质层、类金刚石薄膜、超硬膜、纳米膜、陶瓷涂层、耐腐蚀涂层以及热障涂层的沉积等,形成了以电弧等离子束、电子束、离子束材料制备与改性基础和应用基础研究体系。

     

     

    6.光电检测技术方向

    主要研究领域包括:

     (1) 光学与光谱检测技术。光与物质的基本物理过程对于开发光电子器件至关重要,光谱学表征是研究光与物质相互作用的强有力手段。该方向目前主要研究材料的荧光和磷光、时间分辨荧光/荧光光谱、化学发光和生物发光特性与机理;研究的材料涵盖传统的无机材料(块材、量子点、纳米线)、有机分子和有机/无机复合材料。主要研究这些材料的电子结构、超快动力学过程、能量转移、电荷分离和传输过程;

    (2) 非线性光学行为及其应用。非线性光学行为是强相干光与物质相互作用产生的现象。该方向主要研究材料在纳秒、飞秒脉冲激发下的非线性折射、饱和吸收、激发态吸收和多光子吸收过程及其在光开关、激光防护、脉冲锁模、多光子荧光成像和多光子激发的上转换激光方面的应用。

    (3) 先进传感器器件技术与应用。该方向依托于深圳市传感技术重点实验室开展科学研究。气体传感器可感受外界气氛信息并按一定规律转换成可测信号。在环境、安全、食品质量及疾病诊断应用广泛。该方向目前主要研究1)纳米及多孔传感器材料的设计、制备和开发,探索形貌、结构、尺度与传感特性的关联2)高性能化学传感器的设计、制作和开发,包括大气环境污染监测气体传感器及便携式疾病呼吸标志物传感器等领域。