北京大学研究生专业介绍：凝聚态物理

　　凝聚态物理

　　北京大学凝聚态物理学科的前身是北大物理系在1952年院系调整后建立的固体物理专门化。2001年北京大学物理学院成立，原物理系半导体、磁学、低温物理、固体结构、固体能谱专业合并成立凝聚态物理与材料物理研究所，使本学科在组织体系上成为一个整体。本学科依托“人工微结构与介观物理”国家重点实验室，是全国第一批硕士点和博士点，从1988年起成为高等学校第一批重点学科，2001年被评为国家重点学科，是我国主要的凝聚态物理研究和人才培养基地之一。本学科形成了多个具有相当实力和一定规模的学术团队。目前，本学科共有教授19人，教授级高工1人，“青年千人计划”研究员3人，“百人计划”研究员5人，副教授19人，高级工程师9人。其中包括中科院院士甘子钊、杨应昌、秦国刚、欧阳颀4人，教育部长江特聘教授3人、国家杰出青年基金获得者5人，教育部新、跨世纪优秀人才6人，博士生导师35人，55岁以下教师全部具有博士学位（上述数字均不含双聘和兼职教师）。2004年和2005年，本学科的两个研究团队被评为教育部创新研究团队。凝聚态物理专业培养了数百名硕士和博士研究生，多人获北京大学，以及北京市优秀博士论文奖，先后有4人获全国优秀博士论文奖。毕业研究生中涌现国家“青年千人计划”入选者、国家杰出

　　青年基金、美国总统青年科技奖获得者，许多人在国内外高校、研究所从事科研和教学工作，以及在高科技企业工作。凝聚态所尽力为所有研究人员创造自由、民主、公平、公正的工作环境，吸引优秀的教师、研究人员和研究生，使大家都能充分发挥自己的个性和特长，展示自己的才华。目前凝聚态物理专业的主要研究方向有：凝聚态理论；高温超导体及其相关材料、物理与器件；半导体物理和半导体光电子学；磁学与磁性材料；纳米结构和低维物理；宽禁带半导体物理和器件研究；表面物理与扫描探针显微学；非线性物理和生物技术。目前继续招收研究生的研究方向主要有：

　　1．凝聚态理论

　　强关联电子体系的理论研究；半导体纳米晶粒的电子态和有限固体中的电子态的理论研究；高温超导机制研究；新器件的物理基础研究；软物质和颗粒物质的理论研究；无序系统中的扩展态的研究；低维和纳米半导体的理论研究，材料性质的物理计算。

　　2．高温超导体及其相关材料、物理与器件

　　高温超导材料的各种非均匀性的结构及其对超导电性的影响，特别是高温超导体的结物理、晶界物理、非平衡超导电性等；高温超导量子干涉器件（HTSQUID）的制备工艺、物理研究及应用的原理；介观超导电性，新材料和新结构的超导电性；高温超导体的磁通物理；纳米尺度上的超导电性，FET结构超导体、MgB2型超导体及其间的内在联系。

　　3．纳米半导体与半导体光子学

　　一维半导体纳米材料、石墨烯的生长、掺杂、表征和物理性质；基于纳米材料的高性能电子器件的制备和相关器件物理研究。包括高性能肖特基二极管、存储器、金属-半导体场效应晶体管（MESFET）和新型金属-绝缘体-半导体场效应晶体管(MISFET)以及相关逻辑器件、生物/化学传感器等；基于纳米材料的新型纳光子器件的制备和物理性质研究。包括：直接禁带化合物半导体纳米线（带）/硅异质结电致发光器件、纳米光学微腔、纳米半导体光伏器件、纳米半导体光

　　电探测器等；高效硅基有机发光器件，白光照明器件，和高效光伏电池的研究；硅基混合激光器的研究；硅基高效电致发光器件，高效光伏电池和新型存储单元及其物理的研究，比如，纳米硅/氧化硅（或其他介质），含有发光中心的硅基材料，新型硅光子学材料及其发光与存储功能；纳米等离激元激光器件物理与应用。包括：等离激元激光器件物理及其在高密度数据存储、生物化学传感、深亚波长光刻技术和纳米光谱学领域的应用。

　　4．磁性物理和新型磁性材料研究

　　以磁性物理的基础研究为指导，致力于从宏观和微观电子结构、介观、界面等角度研究材料的磁特征，研究强磁晶各异性、高饱和磁矩、巨磁电阻、巨磁致伸缩和磁卡等效应的起源，了解物性与结构的关系，建立相关理论，进而控制和合成具有各种特性的新材料。主要研究内容：探索3d-4f金属间化合物的新相，研究宏观磁性与微观结构的联系，为发展新材料、开拓新应用提供源头；纳米磁性功能材料的制备、结构及其应用研究，侧重点是纳米磁性薄膜和粒子的研究；强关联和无序体系的磁性与输运特性研究；新型能源相关材料的物理特性与磁性关系研究。

　　5．纳米结构和低维物理

　　功能准一维系统的制备工艺和物理性质，包括硅等材料纳米捧、以碳纳米管为代表的管状结构以及用扫描探针制备的一维结构等的制备工艺、生成机理、结构特征以及物理性质；半导体纳米线（Si、GaN、ZnO、ZnSe、Ga2O3）和纳米碳管制备与物理性能研究。低维材料，如石墨烯（graphene）、二硫化钼、拓扑绝缘体等，在低温强磁场下的量子输运和量子调控。低维纳米体系中电子多体相互作用、受限体系中量子效应。

　　6．宽禁带半导体物理和器件

　　近期的研究开发内容主要包括：(1)用于半导体照明工程的GaN基高效率、高亮度白光LED；(2)用于光存储的GaN基短波长激光器；(3)用于军用和民用

　　无线通信的GaN基高温、高频、高功率微波器件；(4)用于军用的GaN基光电探测器；(5)为上述研究使用的自支撑GaN衬底材料和激光剥离技术等。

　　7．表面物理与扫描探针显微学

　　表面物理方向的工作主要包括：利用各种表面探测和成像方法及理论模拟计算，研究物质表面的结构及性质，特别特别重点研究及表征新型纳米材料及金属纳米结构的表面物理光电特性。扫描探针显微镜包括扫描隧道显微镜（STM），原子力显微镜（AFM）扫描近场光学显微镜（SNOM）等，属于当代纳米科技最重要的研究工具。该研究方向主要探索研制适合于各种特殊研究用途的扫描探针显微镜系统，特别是在超高真空、低温等极端条件下，纳米结构的成像、操纵和表征。近期的研究开发内容主要包括：(1)近场光学、微区光谱研究；(2)金属纳米结构的表面等离激元研究；(3)二维平面材料等离激元光电特性研究；(4)STM超高分辨半导体光电特性研究；(5)超高真空MEB-四探针STM-低温SNOM拉曼联用系统研发等。

　　8．非线性物理和生物技术

　　A.非线性物理：研究反应扩散过程中的螺旋波的产生和斑图动力学，从有序斑图（如螺旋波）到时空混沌的非平衡相变过程，控制时空混沌的有效途径；小尺度的化学反应非线性过程。B.生物技术及其基础：研究生物分子的自组织行为及应用；新型基因芯片。C.生物分子“试管”进化：从理论与实验出发定量研究生物进化的动力学问题。D.复杂系统：利用数值模拟方法研究物理、化学、生物、生态、经济、文化等系统中的复杂性现象。E.定量生物学实验与理论:高通量生物微流技术,细胞-微环境相互作用动力学过程的定量研究。

　　9．材料物理

　　注重研究材料中的物理问题和合成新的功能材料。目前开展的工作主要有高温超导体及其相关材料的物理研究和新材料的发现，GaN发光材料的基础研究，纳米磁性材料的制备和物理性能研究。