材料科学与工程博士

科目简介

必修科目

现代显示与照明技术（2 学分）

液晶显示器（ LCD）、无机发光二极管（ LED）、有机发光二极管（ OLED）、量子点LED（ QLED）、钙钛矿LED（ PeLED）被视为现代/新一代的显示与照明技术。 学生将进阶了解"光"的测量和亮度、照度、色彩饱和度和色域的区别;介绍薄膜晶体管（ TFT）的基本工作原理及其在最先进的TFT-LCD和TFT-OLED中的应用;对不同显示与照明技术作比较分析，将每种技术的原理、优缺点、研究进展、挑战、应用联系在一起，使学生更系统全面地了解未来面板显示与半导体照明技术的发展与趋势。

半导体器件物理（2 学分）

本课程讲解半导体物理和半导体器件。具体内容包括半导体的晶体结构、成键方式、电子结构、能带模型；学习以下微观机制：载流子产生和湮灭、载流子漂移和扩散、载流子注入和输运机制、掺杂效应；二极管、晶体管和存储器等经典半导体器件的工作原理和应用。

纳米材料与技术研究前沿进展（2 学分）

本课程旨在让学生掌握纳米材料和技术方面的基本概念和内涵，理解纳米材料分析和表征技术的基本原理，了解纳米技术在信息、化学化工、环境保护、能源、生物医药等领域的最新研究成果及产业化发展趋势，重点介绍我国科学家取得的突破和领先成果，从而拓展学生知识体系，激发学生兴趣，培养学科交叉的创新能力，激发学生的学习兴趣以及从事科研的热情。

微纳制造技术与应用（2 学分）

本课程主要介绍微纳制造常用的工艺及方法，包括光刻、电子束直写、反应离子刻蚀等传统的硅基微纳加工技术，以及近期发展起来的如纳米压印、纳米探针技术等。通过对微纳制造工艺的基本概念、方法、理论、加工设备，以及发展演变过程和最新发展趋势的系统介绍，并结合微纳制造工艺在集成电路、纳米传感、光电子等器件领域应用的讨论分析，使学生对微纳制造这一前沿研究领域有初步认识，建立相关领域的知识储备结构，并能在今后的工作中加以结合与应用。

有机发光材料与器件（2 学分）

本课程以应用物理学为基础，同时涉及材料学、化学和微电子学等领域。课程重点任务是向学生传授从事有机发光材料与器件研究或者其它相关器件研究的重要知识。核心内容包括：绪论、基础光物理与光化学、有机电致发光原理、有机发光器件的制备与表征、有机发光器件物理、有机发光材料的结构和性能。

生物材料与纳米医学（2 学分）

本课程将研究生物材料、纳米医学、生物成像、生物传感器等内容，介绍生物材料在医学影像学、肿瘤治疗学、以及免疫工程等多个方向的应用，涉及的内容包括无机生物材料、有机高分子生物材料、仿生生物材料、生物传感器、生物成像等。

光电器件技术（2 学分）

本课程讲解光学器件的各项性能指针参数及其与半导体材料参数、工艺参数及器件几何结构参数的关系，让学生掌握光电器件的应用前景。通过本课程让学生掌握光电器件和光电技术的理论知识和实践关键点。

选修科目

新能源材料与技术（2 学分）

本课程旨在通过讲授半导体器件的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析纳米科技领域的复杂问题。能够对纳米科技领域复杂问题的分析结果进行可行性和合理性评估，并获得有效结论。同时使学生掌握新能源器件与技术的基本知识，使用现代工具，并能理解各类现代工具的优势和局限性，针对纳米科技领域的复杂问题进行预测与模拟。

专题研习（2 学分）

本课程旨在通过选取材料学领域聚焦的热点问题，以专题形式，使学生充分了解学术前沿问题所在。通过课堂思考题的设置和充分讨论，培养学生们的独立学习能力和思考能力，培养学生以科学方法认识、分析和解决问题的实践能力。

太阳能转化科学与材料（2 学分）

本课程将深入涵盖太阳能利用的科学原理，重点介绍太阳能转换和利用的各种途径和技术，以及相关的基础科学知识、研究方法和前沿进展。内容将涵盖光子科学和太阳能、 自然光合作用过程中的生物转化、 人工光合作用过程中的光催化和光电催化转换、 光伏发电过程中的光电转换以及光热化学转化过程。

环境功能纳米材料（2 学分）

从环境科学与工程的主流研究方向出发，以解决水、气、土及固等污染问题为导向，讲授环境纳米材料的基本概念，研究内容及研究方法。从典型环境纳米材料出发，详细论述各种环境纳米材料设计思路和合成路线，同时结合各种环境纳米材料研究领域的研究现状和未来可能发展方向，简述各种环境纳米材料的应用，确实提高学生对环境纳米材料的理解。

进阶纳米光子学（2 学分）

本课程主要属于纳米光子学材料最新的专题研究，侧重于让学生掌握低维材料（例如石墨烯等层状二维材料）在光学与光子学领域发展出的先进基本概念和应用， 了解目前纳米光子学材料与器件的研究现状、未来发展方向和面向实际应用的挑战。重点介绍近期国际上基于新颖天然材料及超材料的纳米光子学研究所发展出的新概念、新原理和新应用；先进纳米制造与加工取得的领先成果；具备时空超分辨的纳米光学成像与光谱等表征技术的前沿突破；以及纳米光子学器件应用于人工智能、量子信息等领域的最新进展。

材料分析科学与技术（2 学分）

本课程从物理、化学和材料科学出发， 跨学科地介绍了化学、化工、材料科学和环境科学等领域研究过程中表征材料成分、结构、价键、价态以及性能的分析技术和方法，主要内容包括元素成分分析（ AAS、 AES-MS、 EDX、 ICP-MS）、结构分析（ XRD、 ED、 XAS）、化学价键分析（ IR）、形貌分析（ SEM、 TEM、 AFM、 STM）、价态和表面分析（ XPS）以及物理性能分析（光学、电学、催化性能、物理结构性能）。通过本课程学生可以认识上述分析技术的基本仪器结构和工作原理，掌握各种分析测试技术和方法的实际应用，便于日后利用这些技术解决本专业的实际问题。