凝聚态物理——吉林大学物理学院硕士生培养方案

凝聚态物理学——吉林大学物理学院硕士生培养 凝聚态物理学学科简介（固体物理和磁学） 　　凝聚态物理学是研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干，进一步拓宽研究对象，深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外，还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质，内容十分广泛。其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象；物质维数，从三维到低维和分数维；结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整；外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用，等等，形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的分支学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现，是凝聚态物理学科的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产力。 吉林大学物理学院凝聚态物理简介： 　　吉林大学凝聚态物理学科是1986年批准的原国家重点学科。该学科1989年建立超硬材料国家重点实验室，1995年通过验收并对外开放，1998年通过教育部预评估。1993建立"国家物理基础科学研究与教学人才培养基地"。1995年列入"211工程"项目重点建设学科，1998年成为首批物理学一级学科博士点授权单位。 　　该学科多年来一直围绕学科发展的前沿、国家经济和国防建设的需要开展研究，形成了高压物理、超硬材料与高压相功能材料，薄膜物理，高压极端条件下的稀土固体物理学，稀土永磁化合物与材料磁性和非周期局域固体结构等五个各具特色、相对稳定的研究方向，取得了一系列重要研究成果，受到国内外同行的重视。近五年，在国内外主要学术刊物上发表600余篇，其中SCI收录300余篇；在国际重要学术会议上做特邀报告10次。目前承担科学研究项目60多项。获省部级奖励3项，国家发明专利7项。 　　近五年，本学科共招收56名博士（已获学位27名），招收111名硕士（已获学位57名），有3名博士后出站。不仅为本学科发展培养了一只高素质的后备队伍，也为其它相关领域输送了大量高层次人才。开展了广泛的学术交流活动，派出20多人进修或短期合作研究，接待了30多人次的国际知名专家学者讲学，聘请多名学者任名誉或客座教授，保持了与多个国际一流单位的长期紧密合作关系，举办了全国学术会议7次，扩大了本学科在国内外的影响和知名度。 近20年来凝聚态物理的研究热点： 1.准晶态的发现（1984年） 336 26038 2.高温超导体的发现YBaCuO2（1986年） 辅导 3.纳米科学（1984年） 辅导 4.材料的巨磁阻效应LaSrMnO3（1992年） 5.新的高温超导材料MgB2（2001年） 固体物理专业 师资力量： 　　目前本专业从事凝聚态物理研究的集体（固体物理教研室）有教师16人，教授8人（其中博士导师2人）、副教授5人、讲师和助教4人。 　　学术带头人苏文辉教授，现任吉林大学稀土固体物理研究室和物理系固体物理教研室主任，兼任中国科学院国际材料物理中心协作成员、教育部吉林大学无机合成与制备化学重点实验室顾问、中国《高压物理学报》副主编，全国氢能发电装置委员会委员，美国物理学会会员。曾任中国物理学会高压物理专业委员会第一、第二届委员，第二届（1990－1995年）副主任委员，国际学术刊物编委；受李政道教授聘请，任CCAST（WorldLab.）特别成员。长期从事高压高温极端条件稀土固体物理和化学、新型化合物的合成研究。已发表英文论文130篇、中文论文120多篇，已培养出22名博士、81名硕士、2名博士后，指导过10多名国内外访问学者。 教研室其他人员： 吕天全、张呈祥、许大鹏、刘晓梅、李莉萍、刘江、姚斌教授， 共济网 郑以松、赵旭东、贺天民副教授等， 济 他们都从事凝聚态物理和高压研究多年，每人已发表30－40篇学术论文. 主要研究方向 1)高温高压极端条件稀土固体物理学。 院 2)硼笼多面体化合物、纳米材料和生物物质的高压研究，新物质新材料的高压合成及应用。 336 26038 3)固体稀土氧化物燃料电池发电及其它新能源的开发应用研究。 同济 4)凝聚态物质(纳米材料、稀土氧化物、高温超导体、磁性材料、合金材料等)的结构特性研究。 kaoyangj 5)低维凝聚态理论(电子态、电输运特性)。 济 6)高分子统计理论。 kaoyantj 7)高压物理学。 研究生课程设置 硕士生课程设置　 课程学习计划 类别 课程 编号 课程名称 学 时 学 分 开课学期 学习方式及 考试方式 1 2 3 必 修 课 39 学分 学 位 课 公 共 课 第一外国语 专业外语 马克思主义理论课 180 20 40 4 1 2 √ √ √ √ 讲授考试 讲授考试 讲授考试 专 业 基 础 课 高等量子力学 凝聚态物理导论（任选一门） 固体量子理论（任选一门） 80 60 60 4 3 3 √ √ √ 讲授考试 讲授考试 讲授考试 专 业 课 稀土固体物理 专业文献阅读及报告 60 20 3 1 √ √ 讲授考试 阅读报告 非 学 位 课 科学社会主义理论与实践 群论 高压物理 近代物理实验 教学实习 物理学前沿课题讲座 30 60 60 60 40 20 1 3 3 3 2 1 √ √ √ √ 讲授考试 讲授考试 讲授考试 考查 考查 本专业所 开出的选 修课 量子场论 固体物理中的格林函数方法 高压实验方法 新材料制备工艺的物理基础 新型材料的应用 新材料的结构与性能 固态化学 第二外语 60 60 60 40 40 40 60 108 3 3 3 2 2 2 3 2 √ √ √ √ √ √ √ √ 讲授考试 讲授考试 实验考试 讲授考试 讲授考试 讲授考试 讲授考试 讲授考试 需选修其他专业的选修课 暂可不列 补 修 课 固体物理（本学科本科生主干课程） 72 4 √ 讲授考试 博士生课程设置　 类别 课程 编号 课程名称 学 时 学 分 开课时间 备注 春 秋 必 修 课 公 共 课 第一外国语（含专业外语） 马克思主义理论课 120 50 4 2 √ √ √ 基 础 理 论 课 纳米材料学 固体氧化物材料和器件的制备与应用 高压下物质的相互作用与动力学过程 80 80 80 4 4 4 √ √ √ 02、06、07研究方向 04、05研究方向 01、03研究方向 专 业 课 固体物理研究专题与学科最新进展 50 2 √ 开题报告 选 修 课 补 修 课 硕 士 阶 段 主 干 课 凝聚态物理 稀土固体物理 72 72 4 4 √ √ 凡跨专业学习的博士生需补修硕士阶段的主干课程 目前在研的主要科研项目、科研经费情况： 1)固体氧化物燃料电池，国家计委重点攻关项目，1996－今，总经费450万元 336 26038 2)高压高温钙钛矿物质中缺陷的形成、运动及其作用的研究，国家自然科学基金项目，14万元。 112室 3)极端条件下稀土复合氧化物中离子价态与物理性质的关系，国家自然科学基金项目，13万元。 33623 037 4)纳米电子学原型器件的设计与理论分析，国家重大项目，30万元 共济网 5)耦联量子点阵的电输运特性的研究，国家自然科学基金，20万元 彰武 6)纳米复合材料，国家教委优秀年轻教师基金，9万元 人才培养状况： 　　物理系固体物理学科，在校内历来成为学生选择学习的热门专业，迄今已培养出大量本科生，已培养硕士100多人，博士22人，博士后2名，接纳国内外高访问学者10多人。本科毕业生中90％考取硕士生；硕士毕业生中40％考取国内博士生，50％考取国外博士生，为国家培养和输送了大批高级人才。 　　目前在学硕士生29人、博士生10人。硕士生毕业时均已在国内重要学术刊物发表一篇以上学术论文，博士生毕业时均已在SCI发表1－3篇以上学术论文，研究生的质量是较高的。 仪器设备等实验条件： 　　物理系固体物理教研室现有实验室3个共13间，500平方米。主要仪器设备有：500吨、200吨两面顶压机各1台，TG-DTA一台，球麽机2台，电化学测试系统1套，高温电炉6台，计算机20台，电池制作成型设备，纳米微粉制备设备及其辅助设备等，共用仪器设备有穆斯堡尔谱仪，XRD谱仪，XPS谱仪，EPR谱仪等。 　　为了进一步提高科研条件，今年已购置400万元的仪器： (1)NECIRimage高温稀土氧化物单晶炉，日本NEC 共济 (2)高温热膨胀仪一台,德国336260 37 (3)小型低温冷却系统一套 院 (4)MicroRaman 网络督察 (5)计算机15台 (6)原子力显微镜一台 (7)高速球磨机两台 (8)大腔体高温炉 (9)水热合成系统两套 提高研究生培养质量的措施： 【1】课程体系的改进 【2】选择高起点的论文题目 【3】与国外联合培养 【4】奖学金 报考研究生的考试科目： 【1】"量子力学" 【2】"固体物理""热力学与统计物理"选一 【3】"普通物理" 【4】"英语" 磁学专业 专业简介： 　　吉林大学磁学专业（磁学教研室）成立于1954年，是国内最早建立的五个磁学专业之一（北京大学、南京大学、兰州大学、山东大学、吉林大学）。 　　教学方面，磁学教研室自1955年开始承担磁学专门化教学任务，40多年来培养出几百名本科生、几十名硕士研究生和六名博士研究生。毕业生遍布全国乃至世界各地，很多人成为所在单位的骨干，其中包括大学院长、国务院学位委员会委员、研究所所长、工厂厂长、总工程师。 　　科研方面，共承担完成9项国家自然科学基金项目（其中重点基金一项），3项吉林省科委项目。在SCI收录的国内外著名学术杂志上发表论文一百多篇，申请专利2项。共获得国家科技进步奖和省部级奖7次，主要研究成果有： ①解决了Fe-Ni合金薄膜磁场感生各向异性的起源问题，定量计算拟合了感生各向异性常数随成分、温度、以及蒸积过程中衬底温度的关系； ②发现了金属Co磁场冷却后形成晶体织构，并发现它就是磁场冷却感生磁各向异性的起源； ③阐明了非晶Gd-Co薄膜易磁化轴垂直于膜面的磁各向异性起源于其微柱状结构，柱表面上Gd的择优氧化，以及Gd-Co间的亚铁磁耦合。 ④在自旋玻璃中发现磁场感生各向异性效应； ⑤系统研究了各种稀土永磁化合物的晶场和磁性，发现在一些化合物中，4f-3d交换作用的各向异性很大，4f-4f交换作用不能忽略，阐明了RCo5中Pr与Nd离子的变价行为。 　　科技开发方面，于1990年创建了磁性材料中试基地（隶属于物华公司），研究开发并生产了一批永磁功能器件和永磁材料，目前为一汽大众配套生产永磁磁性材料。 科研现状： 　　目前我们正承担国家自然科学基金项目和吉林省科委项目，主要从事稀土永磁材料及相关化合物的磁性、氧化物巨磁电阻效应的研究。研究现状： ①纳米晶稀土永磁材料的研究：纳米晶永磁体是目前永磁材料研究的一个主要方向。目前进行的单相纳米晶稀土永磁材料磁滞回线的微磁学研究把前人的定性计算拟合（矫顽力误差~100%）提高到定量计算拟合的档次（矫顽力误差~10%）。已经做到定量计算拟合磁滞回线随晶粒大小和温度的关系。 ②新型稀土-过渡族金属间化合物的探索：与北京物理所磁学国家重点实验室合作发现了新型具有高饱和磁化强度、高居里温度和强单轴磁各向异性的3:29型稀土-钴化合物。 ③稀土氧化物巨磁电阻效应的研究。 研究生课程设置 硕士生课程设置 课程学习计划 类别 课程 编号 课程名称 学 时 学 分 开课学期 学习方式及 考试方式 1 2 3 必 修 课 32学分 学 位 课 公 共 课 第一外国语 专业外语 马克思主义理论课 180 20 40 4 1 2 √ √ √ √ 讲授考试 讲授考试 讲授考试 专 业 基 础 课 高等量子力学 磁性物理 固体物理实验方法 （以上三门选二） 凝聚态物理导论 80 60 60 60 4 3 3 3 √ √ √ √ 讲授考试 讲授考试 讲授考试 讲授考试 专 业 课 专业文献阅读及报告 稀土化合物的磁性 磁性理论 计算物理专题 （以上三门选二） 20 60 60 60 1 3 3 3 √ √ √ √ 自学考查 讲授考试 讲授考试 讲授考试 非 学 位 课 科学社会主义理论与实践 群论 固体理论 金属物理 （以上三门选二） 近代物理实验 教学实习 物理学前沿课题讲座 30 60 60 60 60 40 20 1 3 3 3 3 2 1 √ √ √ √ √ √ 讲授考试 讲授考试 讲授考试 实验考试 考查 考查 本专业所 开出的选 修课 第二外国语 108 2 √ 讲授考试 需选修其他专业的选修课 电磁测量技术 60 3 √ 讲授考试 补 修 课 博士生课程设置 类别 课程 编号 课程名称 学 时 学 分 开课时间 备注 春 秋 必 修 课 公 共 课 第一外国语（含专业外语） 马克思主义理论课 120 50 4 2 √ √ √ 基 础 理 论 课 铁磁学 60 3 √ 专 业 课 磁性研究专题与学科最新进展 研究方法 40 60 2 3 √ 内容由具体研究方向定 选 修 课 第二外语 金属物理 108 60 2 3 √ √ 补 修 课 硕 士 阶 段 主 干 课 磁性物理 磁性理论 60 60 3 3 凡跨专业学习的博士生需补修硕士阶段的主干课程 师资队伍： 　　磁学教研室现有教授2名，副教授2名，高级工程师1名，讲师4名，其中4名年轻教师具有博士学位。教研室主任金汉民教授，博士导师，现任中科院北京物理所国家磁学重点实验室和兰州大学教育部磁性材料重点实验室学术委员会委员。多次担任国际磁学会议的国际委员，国际会议分会主席。在SCI刊物上发表论文100多篇。 实验仪器设备： 快淬炉一台（功率40千瓦，三相） 电弧炉一台（功率15千瓦，单相） 真空烧结炉二台（每台功率15千瓦，单相） 气泵，水泵，压机等设备（总功率10千瓦，三相） 微振样品磁强计一台（功率10千瓦，单相） 磁滞回线测试系统一套（功率10千瓦，单相） 瞬态强场测试系统一套（功率15千瓦，单相） 巨磁电阻测试系统一套（10千瓦，单相） 表面金相分析设备一套（10千瓦，单相） 抛光机等附属设备一套（10千瓦，三相） 高能球磨机一台（10千瓦，三相） 计算机8台 高层人才培养状况： 　　1985年以来，毕业硕士研究生30余人，毕业博士研究生6人。硕士研究生中的80％考取了博士研究生，其中很多人在国外获得了博士学位。毕业的博士研究生有4人在国外做博士后。 磁学和稀土磁性材料简介： 　　磁现象是自然界中普遍存在的现象，磁现象的研究在过去得到了飞速的发展。二十世纪以来，从1902年的洛伦兹和塞曼因"磁场对辐射的影响的研究"，到1998年崔琪等因"二次量子化霍尔效应"，至少有24次诺贝尔物理学奖得主在磁学领域作出过杰出的贡献。目前磁学已经成为物理学的重要组成部分。磁学的发展使得现在无论是电力、电子、通信与信息技术，还是空间技术、计算机技术、生物医学，乃至家用电器，磁学和磁性材料都是不可缺少的重要部分。 　　元素周期表中的镧系元素（14个），加上化学性质相似的Sc和Y共17个元素，统称为稀土元素。稀土元素的特点是4f壳层的电子未充满，具有大的原子磁矩，很强的自旋轨道耦合等特性，与其它元素结合形成的化合物表现出十分丰富的光、电、磁学性能，被广泛应用在稀土光学材料、稀土磁性材料、稀土储氢材料及稀土催化材料等中，是许多高新技术材料中不可替代的关键元素。另外稀土化合物的各种物理性质（导电性（如超导电性，磁电阻效应），磁性（如磁各向异性，磁有序性等））的研究也一直是凝聚态物理基础研究的主流。因此有关稀土化合物的研究近年来一直是凝聚态物理的研究热点。我国的稀土资源相当丰富，大约占世界已探明储量的80%，而且品种全，质量高。为了发挥我国的稀土资源的优势，将资源优势转化为产业优势和经济优势，国家十分重视稀土资源的开发。开发和发展稀土功能材料是稀土资源高值化的重要途径。稀土磁性材料是一类重要的稀土功能材料，包括：稀土永磁材料、氧化物巨磁电阻材料、稀土大磁致伸缩材料、稀土磁制冷材料等。 　　作为一种重要的功能磁性材料，以Nd-Fe-B为代表性的稀土永磁材料已被广泛应用于能源、交通、机械、医疗、计算机、家电等领域，深入国民经济的方方面面，其产量与用量已成为衡量一个国家综合国力与国民经济发展水平的重要标志。