材料科學與工程博士

科目簡介

必修科目

現代顯示與照明技術（2 學分）

液晶顯示器（ LCD）、無機發光二極體（ LED）、有機發光二極體（ OLED）、量子點LED（ QLED）、鈣鈦礦LED（ PeLED）被視為現代/新一代的顯示與照明技術。 學生將進階了解"光"的測量和亮度、照度、色彩飽和度和色域的區別;介紹薄膜晶體管（ TFT）的基本工作原理及其在最先進的TFT-LCD和TFT-OLED中的應用;對不同顯示與照明技術作比較分析，將每種技術的原理、優缺點、研究進展、挑戰、應用聯繫在一起，使學生更系統全面地了解未來面板顯示與半導體照明技術的發展與趨勢。

半導體器件物理（2 學分）

本課程講解半導體物理和半導體器件。具體內容包括半導體的晶體結構、成鍵方式、電子結構、能帶模型；學習以下微觀機製：載流子產生和湮滅、載流子漂移和擴散、載流子註入和輸運機製、摻雜效應；二極管、晶體管和存儲器等經典半導體器件的工作原理和應用。

納米材料與技術研究前沿進展（2 學分）

本課程旨在讓學生掌握納米材料和技術方面的基本概念和内涵，理解納米材料分析和表徵技術的基本原理，瞭解納米技術在信息、化學化工、環境保護、能源、生物醫藥等領域的最新研究成果及產業化發展趨勢，重點介紹我國科學家取得的突破和領先成果，從而拓展學生知識體系，激發學生興趣，培養學科交叉的創新能力，激發學生的學習興趣以及從事科研的熱情。

微納製造技術與應用（2 學分）

本課程主要介紹微納製造常用的工藝及方法，包括光刻、電子束直寫、反應離子刻蝕等傳統的硅基微納加工技術，以及近期發展起來的如納米壓印、納米探針技術等。通過對微納製造工藝的基本概念、方法、理論、加工設備，以及發展演變過程和最新發展趨勢的系統介紹，並結合微納製造工藝在集成電路、納米傳感、光電子等器件領域應用的討論分析，使學生對微納製造這一前沿研究領域有初步認識，建立相關領域的知識儲備結構，並能在今後的工作中加以結合與應用。

有機發光材料與器件（2 學分）

本課程以應用物理學為基礎，同時涉及材料學、化學和微電子學等領域。課程重點任務是向學生傳授從事有機發光材料與器件研究或者其它相關器件研究的重要知識。核心內容包括：緒論、基礎光物理與光化學、有機電致發光原理、有機發光器件的製備與表征、有機發光器件物理、有機發光材料的結構和性能。

生物材料與納米醫學（2 學分）

本課程將研究生物材料、納米醫學、生物成像、生物傳感器等內容，介紹生物材料在醫學影像學、腫瘤治療學、以及免疫工程等多個方向的應用，涉及的內容包括無機生物材料、有機高分子生物材料、仿生生物材料、生物傳感器、生物成像等。

光電器件技術（2 學分）

本課程講解光學器件的各項性能指標參數及其與半導體材料參數、工藝參數及器件幾何結構參數的關係，讓學生掌握光電器件的應用前景。通過本課程讓學生掌握光電器件和光電技術的理論知識和實踐關鍵點。

選修科目

新能源材料與技術（2 學分）

本課程旨在通過講授半導體器件的基本原理，識別、表達、並通過文獻研究分析納米科技領域的複雜問題。能夠對納米科技領域複雜問題的分析結果進行可行性和合理性評估，並獲得有效結論。同時使學生掌握新能源器件與技術的基本知識，使用現代工具，並能理解各類現代工具的優勢和局限性，針對納米科技領域的複雜問題進行預測與模擬。

專題研習（2 學分）

本課程旨在通過選取材料學領域聚焦的熱點問題，以專題形式，使學生充分了解學術前沿問題所在。通過課堂思考題的設置和充分討論，培養學生們的獨立學習能力和思考能力，培養學生以科學方法認識、分析和解決問題的實踐能力。

太陽能轉化科學與材料（2 學分）

本課程將深入涵蓋太陽能利用的科學原理，重點介紹太陽能轉換和利用的各種途徑和技術，以及相關的基礎科學知識、研究方法和前沿進展。內容將涵蓋光子科學和太陽能、 自然光合作用過程中的生物轉化、 人工光合作用過程中的光催化和光電催化轉換、 光伏發電過程中的光電轉換以及光熱化學轉化過程。

環境功能納米材料（2 學分）

從環境科學與工程的主流研究方向出發，以解決水、氣、土及固等污染問題為導向，講授環境納米材料的基本概念，研究內容及研究方法。從典型環境納米材料出發，詳細論述各種環境納米材料設計思路和合成路線，同時結合各種環境納米材料研究領域的研究現狀和未來可能發展方向，簡述各種環境納米材料的應用，確實提高學生對環境納米材料的理解。

進階納米光子學（2 學分）

本課程主要屬於納米光子學材料最新的專題研究，側重於讓學生掌握低維材料（例如石墨烯等層狀二維材料）在光學與光子學領域發展出的先進基本概念和應用， 了解目前納米光子學材料與器件的研究現狀、未來發展方向和面向實際應用的挑戰。重點介紹近期國際上基於新穎天然材料及超材料的納米光子學研究所發展出的新概念、新原理和新應用；先進納米製造與加工取得的領先成果；具備時空超分辨的納米光學成像與光譜等表徵技術的前沿突破；以及納米光子學器件應用於人工智慧、量子信息等領域的最新進展。

材料分析科學與技術（2 學分）

本課程從物理、化學和材料科學出發， 跨學科地介紹了化學、化工、材料科學和環境科學等領域研究過程中表徵材料成分、結構、價鍵、價態以及性能的分析技術和方法，主要內容包括元素成分分析（ AAS、 AES-MS、 EDX、 ICP-MS）、結構分析（ XRD、 ED、 XAS）、化學價鍵分析（ IR）、形貌分析（ SEM、 TEM、 AFM、 STM）、價態和表面分析（ XPS）以及物理性能分析（光學、電學、催化性能、物理結構性能）。通過本課程學生可以認識上述分析技術的基本儀器結構和工作原理，掌握各種分析測試技術和方法的實際應用，便於日後利用這些技術解決本專業的實際問題。