课程大纲

课程大纲

凝聚态中的光物理

课程编码:070200M02041H 英文名称:Optical Physics in Condensed Matter 课时:48 学分:3.00 课程属性:一级学科普及课 主讲教师:陈佳宁等

教学目的要求
本课程为光学、原子分子物理以及相关专业研究生的专业普及课。本课程的核心内容是关于凝聚态中光与物质相互作用基本理论和前沿问题。主要讲授半导体中的光学性质,在凝聚态中的光跃迁,光电导,磁光效应,光散射以及新型低维结构的光学性质。通过本课程的学习,使学生掌握光与物质作用的基本理论及基本概念,为今后的科研及教学打下基础。

预修课程
光学,激光物理,固体物理,半导体物理

大纲内容
第一章 凝聚态物质的光学常数
(光学常数及其相互关系是重点与难点) 8.0学时
第1节 课程介绍
第2节 凝聚态中的光学常数及其相互关系
第3节 凝聚态物质的反射和透射
第4节 色散关系和光学常数实验测量方法
第二章 固体带间光跃迁的基本理论
(跃迁过程是教学重点与难点) 8.0学时
第1节 带间光跃迁基本概念
第2节 光吸收直接跃迁过程
第3节 间接跃迁过程
第4节 跃迁概率的量子力学与带间直接跃迁辐射复合发光
第三章 凝聚态物质的吸收光谱和反射光谱
(激子与晶格振动相关吸收过程是教学重点) 8.0学时
第1节 外界条件对光吸收的影响
第2节 激子吸收,带内跃迁和自由载流子吸收
第3节 杂质吸收光谱
第4节 晶格振动反射谱与吸收谱
第四章 凝聚态物质的发光、复合及其光电效应
(载流子的输运是这部分的重点) 8.0学时
第1节 导带-价带辐射复合跃迁及激子复合发光
第2节 非本征辐射复合发光
第3节 发光光谱的应用
第4节 光电导现象和光伏效应
第五章 凝聚态物质的磁光效应和拉曼散射
(磁场中的能级和拉曼理论分析是这部分的重点与难点) 8.0学时
第1节 磁场中半导体的回旋共振以及局域能级的塞曼效应
第2节 晶格拉曼散射的基本理论
第3节 一级拉曼散射,二级拉曼散射以及共振拉曼散射
第4节 表面增强与针尖增强拉曼光谱
第六章 凝聚态物质低维体系的光电特性
(低维金属和介质的光电特性是这部分教学重点与难点) 8.0学时
第1节 低维金属的光电特性
第2节 低维半金属的光电特性
第3节 低维半导体的光电特性
第4节 低维介质的光电特性

参考书
1、 半导体光谱与光学性质 沈学础 2002年 科学出版社

课程教师信息
陈佳宁, 大连理工大学应用物理学士,凝聚态物理博士,2009年副瑞典隆德大学 (Lunds Universitet)做博士后,2010年赴西班牙国家科研委员会(Spanish National Research Council)博士后,2013年至今中国科学院物理研究所 研究员。国家自然科学基金委员会(兼聘)。研究纳米尺度上光与物质相互作用产生的各种效应。部分工作收录在Nature、Science、Advanced Materials、Nature Communications、Nano Letters、Small、Physical Review Letters等期刊。单篇最高引用964次(2019.2)。2014年获中国科学院中国科学院卢嘉锡青年人才奖,2016年获 科技部重点研发计划首席科学家 (青年“973”),2017年任中国光学学会中国科学理事,2018年中国物理学会光物理专业委员会科学中国青年科技工作者协会秘书长。

郭尔佳,物理所特聘研究员,博士生导师。2007年本科毕业于中央民族大学光学系,并保送到中科院物理所硕博连读研究生,于2012年获光学博士学位。2012年至2018年先后在德国马普微结构物理研究所/莱布尼茨固体材料研究所、美因茨大学和美国橡树岭国家实验室从事博士后研究。2018年9月加入中国科学院物理研究所。曾获得国家海外高层次人才引进青年项目(2020)、中国科学院引进国外人才计划项目(择优支持)、北京市科技新星计划(2019)等。2020年担任科技部重点研发计划(青年项目)首席科学家。2021年起担任中国科学院大学岗位教授。主要研究方向:新型低维量子薄膜与界面的精准构筑、表征和器件探索;极化中子反射技术表征低维磁性材料。低维量子材料的精准构筑、新奇物性的多场调控以及新原理器件设计。通过研究界面微结构、对称约束、电荷掺杂、轨道重构、应变等序参量对量子界面物性的调控,理解界面多种自由度之间相互作用的物理机理,设计界面物性调控的多功能器件原型并提出优化性能的方案,为后摩尔时代的新型运算和存储器件提供材料和物理基础。近年来在Science(1)、Science Adv.(1)、Phys. Rev. Lett.(4)、Phys. Rev. X(1)、Adv. Mater./Adv. Funct. Mater.(7)、Nano Lett.(6)、Nat. Commun.(5)等期刊上发表论文100余篇。发表文章总引用近2300余次,H因子24。