物理学

创建者:sudy16时间:2018-02-06浏览次数:608

一、学科建设概况

物理学是一个一级学科,物理学科研究发展领域宽广,它涵盖了基础理论、应用理论和新材料研究应用等许多领域,对泉州市经济社会发展提供科学技术支持,将来还将成为高新技术的孵化基地;就我校而言,以物理学科为基础,与物理实验中心的建设相结合,在原有物理本科专业教育基础上,物理系又发展了电子信息方向和通信工程,成立了电子信息科学与技术和通信工程新本科专业,为我校申报硕士点打下坚实的学科基础。故而本学科发展意义重大。

凝聚态物理学科和电磁场与微波技术是首批省重点学科,学科组全体成员在学科带头人带领下正在努力争取达到省级重点学科水平。而学术团队是在新一轮的创业中,根据我们自身的力量和泉州社会经济发展需要,在原有基础上通过整合申报物理学重点学科,它目前在全省同类院校中处于领先水平,能够带动电子科学与技术等学科的发展。

二、学科建设取得的成效

自从2009年9立项以来,在校、院、系各级领导支持和关怀下,在学科带头人具体规划运作下,本着求实务实,大胆创新的精神,积极开展学科建设工作,本年度在各个方面取得初步成果,如下:

1、主要研究方向的进展,取得哪些进展

形成有一定影响的四大研究领域,包括:半导体材料、有机发光器件、微波通信、磁阻材料、新能源材料研究;每个领域都有一批研究者,论文被SCI、EI检索收录,发表于核心刊物的文章。这些领域的研究者多次在全国性学术会议被邀请介绍研究工作,扩大了我校在本学科领域的影响。

(1)发光器件与激光:本方向主要进行有机发光器件、激光技术与器件等方面的研究。

有机发光显示器件作为下一代平板显示器具有很强的竞争力和巨大的市场潜力,与液晶相比,有机发光显示器件具有视角大;主动发光且功耗小;污染小;可低温工作;工艺简单等优点。

近年来有机发光二极管(OLED)研究取得一系列突破性的进展,发展用于照明用的大面积平板白光OLED的可能性也被提上日程,受到国际上的广泛关注。

我们从2002年开始从事有机发光的研究。我们发展有机发光器件有着国内其他地区所没有的很多优势条件:首先,福建省可以与台湾的光电行业加强合作,有着独特的地域和人文优势;其次,省内目前具有较好的液晶工业基础,有机发光显示器件的开发与生产可借助于液晶业的部分现有技术、设备,甚至技术和产业人才;第三,有机发光研究在某些前沿研究工作方面在国际上有一定的影响,在国内对我国有机发光研究起了重要的推动作用.

学科带头人杨惠山教授,福建师范大学凝聚态物理硕士生导师,入选2007年福建省新建本科高等院校新世纪优秀人才计划,2008年泉州市优秀人才培养计划。凝聚态物理省级重点学科学术带头人。主持完成省市科技项目6项,参与973和国家自然基金项目的研究。以第一作者在国际和国内重要学术刊物发表论文七十多篇,其中被SCI收录13、EI收录18,获2003年福建省第六届自然科学优秀论文三等奖,2008年第五届泉州市自然科学优秀论文二等奖,分别于2002年、2004年、2006年3次荣获校科研优秀奖,获多次科研成果奖。多次获校优秀教师和优秀中青年教师。

已经研制出红、黄、蓝、白、绿等色的有机发光器件。在以下方面得到了具有创新性的研究结果:

a.首次将荧光染料QAD和DCM2以亚单层的形式制备了非掺杂型白光器件,最大功率效率可达6.98 lm /W,驱动电压从4V变化到15V时,色坐标从 (0.404, 0.393) 变化到(0.37, 0.36),器件的显色指数CRI达到90。亮度达到27440 cd/m2。这种基于双超薄层的器件具有器件结构简单、较好的功率效率、色坐标和显色性

b.采用掺杂薄层作为亚单层有机发光技术,利用沉积在有机发光器件发光层中的亚单层分子[2-methyl-6- [2-(2, 3, 6, 7-tetrahydro-1H, 5H-benzo[ij] quinolizin-9-yl) ethenyl]-4H-pyran-4-ylidene] propane-dinitrile (DCM2)作为探针,同时改变DCM2层的位置, 制备了四种亚单层结构的有机发光器件,对有机发光器件中激子的形成与扩散进行了研究,通过对各器件不同条件下的电致发光谱、发光强度和发光效率的对比研究,得到在N,N’-bis-(1-naphthyl)-N, N’-diphenyl-1, 1’-biph-enyl-4, 4’-diamine(NPB)/(8-hydroxyquinoline)aluminium(Alq)异质结界面处引入亚单层DCM2可以使DCM2分子获得的激子数量最多,获得了高效率的黄色有机发光器件。从其中总结规律,对有机发光器件制作有一定的指导作用。

c.将红光及绿光磷光掺杂染料分别掺入到母体CBP中,在两种磷光发光层之间插入蓝光材料DPVBi, 引入电子传输能力强的BPhen作为电子注入层和空穴阻挡层,器件的最大电流效率可达17.6cd/A,最大功率效率达13.7lm/W。此器件的特点在于DPVBi的存在阻挡了两种磷光材料之间的能量转移,色度可以通过简单的调整DPVBi的厚度。

d.有机顶发射器件(TEOLED)是有机电致发光研究领域里新的研究热点。TEOLED运用于AM-OLED显示可以显著提高显示器件开口率,与硅基CMOS电路结合则可以制作硅基有机发光。我们采用Ag/Ag2O为阳极制备了若干硅基顶发射有机发光器件,研究了顶发射器件的亮度、效率特性与微腔效应;制备了以Ag/Alq为阴极的高发光效率的硅基顶发射器件。

(2)微波技术与通信:无线电物理是物理学、电子学和信息科学相结合的一个重要学科。它从物理学角度研究无线电和电子技术问题,涉及通信、雷达、导航、遥感和环境科学中的基础研究和应用研究。因此,无线电物理学是立足于基础学科、着眼于应用学科的一门边缘学科。大力开展有关的教学与科研、培养高层次的专门人才,对于高新技术产业的形成与发展,有重要的战略意义。本研究方向主要包括:电磁散射与电波传播、光纤通信、微波技术与微波通信。

微波技术自20世纪初发展以来不断开辟新的波段,扩展新的应用范围和领域,微波技术正向毫米波和亚毫米波方向迅速发展并逐步得到实际应用。毫米波准光技术正是刚发展起来的新技术,它充分利用电磁波在空间的聚束传播具有传输损耗小、加工难度相对减小、承受功率大、可多波束工作、带宽大等特点,可以克服传统传输线如波导、微带等在毫米波亚毫米波频段面临的传输损耗大、加工难度大、承受功率小和价格昂贵等不足。本方向成员开展的具体研究内容有:高斯束辐射器、扩展半球介质透镜、衍折射透镜、准光单脉冲天馈、法拉第旋转器、毫米波成像、智能天线、电波传播等。以上研究对于开发新一代微波器件具有重大的指导意义和现实意义。

我们的研究方向完全符合学校提出的立足地方、服务地方的理念。早在20世纪80年代,泉州就享有“微波城”的美称,是国家微波产业基地和集群地。2004年,科技部正式批准建设国家火炬计划泉州微波通信产业基地,泉州因而成为国内第一个国家级微波通信特色产业基地。眼下,通信产业已进入后3G时代,伴随着通信投资热潮的到来,借助国家创新基金试点集群的带动作用和产业联盟抱团发展的实力,泉州微波通信产业在未来几年内有望打造成为泉州市产业“航母”和新的支柱产业。

本课题学术带头人余燕忠是东南大学毫米波国家重点实验室电磁场与微波技术专业博士、副教授。主持完成省、市和校多项课题,并参与国家“973”、国防科工委、省市级等多项课题研究。已发表学术论文40多篇,其中在权威期刊《Opt. Express》、《Progress In Electromagnetics Research》、《Int. J. Infrared Milli. Waves》、《IET Optoelectronics》上发表多篇论文,被 SCI收录10篇、EI收录10篇。应国外出版社 “In-Tech Education and Publishing” 邀请,课题组撰写了专著 “Advanced Microwave and Millimeter Wave Technologies ” (ISBN: 978-953-307-031-5) 中的一章,题名为 “Pseudo-Bessel Beams in Millimeter and Sub-millimeter Range”。现主持东南大学毫米波国家重点实验室开放课题和泉州市优秀人才专项基金课题各一项。应邀担任《Progress in ElectromagneticResearch》、美国光学学会会刊等国际性学术期刊审稿人。现为美国光学学会会员。

上述研究成果得到了国内外同行专家的肯定,在国内外于领先地位。为今后进一步研究微波技术与通信工作打下良好的基础。

(3)半导体薄膜,光电探测器:张治国教授用反应蒸发法在玻璃等衬底上制备出铜和铟掺杂的氧化锡SnO2:(Cu,In)薄膜.对制备薄膜的发光性质做了研究,制备样品为非晶态,具无定形结构.测量了薄膜在220—1100nm范围的透过率,得到的带隙宽度Egopt=4.645eV.室温条件下对样品进行光致发光测量,得到了显著的紫外(276—550nm)蓝绿光连续谱,通过发光谱的研究给出了这种材料的隙态分布.

从ITO薄膜的电镜照片、XRD分析出发,构造了该材料的平衡及非平衡能带结构简图.用克龙尼克-潘纳模型给出了带尾态分布.通过测量,得到了一个未见报道过的滞回式I-V特性曲线,这个实验值和理论模型给出的值大体相当.分析了I-V特性的形成机制,证明了能带结构模型的合理性.最后,测量了ITO薄膜的温度特性,结果显示,方块电阻与温度的关系曲线斜率从正变化到负.

介绍了垂直多结器件的结构,给出了热迁移制结的工艺条件和结果,特别介绍了处理器件电极引线的隔离线方法,解决了经过热迁移掺杂后光刻电极套不准的难题,以及把所有p型区域连接起来的问题,达到了敏感区金属零遮挡的目的.同时分析了工艺条件对器件性能的影响.通过对敏感区和无效区的计算和对比,对器件的几个电流参数进行了详细的计算;对两种靶材的标识谱在器件内产生的光电子的收集效率做了计算,对器件的光谱响应度也作了计算和分析;同时对器件窗口材料的选择进行了详细讨论;最后叙述对器件进行的实验验证,通过对金属模板上模拟缺陷的测量,证明器件有足够的灵敏度和分辨率.

王锋副教授完成了对过渡族掺杂金属基各系列巨磁电阻颗粒膜的制备、处理、测试性能等系统的研究。目前主要对ZnO基和Ge基磁性半导体的磁性能、电学性能、微观结构进行研究,寻找室温下的本征铁磁性半导体材料。

(4)现代热力学理论等:理论物理不但是一个重要的基础学科,而且和蓬勃发展的应用技术领域有密切的联系。本学科方向注重在应用方面与国防和民用技术相结合,理科与工科相结合,注重学生理论与实践等综合素质的培养。以物理学基础科学为中心,围绕现代热力学理论与统计物理科研前沿开展教学和科研工作,以培养理论物理综合型高级人才为宗旨。本研究方向现代热力学理论与统计物理是理论物理的一个分支。

众所周知,热力学被人们誉为其与量子力学和相对论一起构建了物理学理论的三大支柱,其在量子力学和低温物理中占有举足轻重的地位。微观上它们是建立在平衡态统计物理基础上,其中经典和量子布朗运动理论的发展在统计物理和热力学中发挥着关键和持续的作用。除了第一定律普适外,其它三个定律对一些微小系统存在挑战,尤其是第二定律的Clausius和Kelvin表述在量子区是理论和实验上的研究课题。微小系统能在物理、化学和生物领域到处找到,它们典型的尺寸小于300纳米,而量子点和生物分子机械的尺寸范围在2到100纳米之间。这些系统所显现出的惊人特性,无不是小尺寸的直接结果;微小系统非平衡稳定态的热力学是当前物理、化学和生物极其感兴趣的内容之一;

现代热力学理论的研究主要包括有限时间热力学理论,磁工质与磁循环理论,半导体热电器件性能理论,太阳能热力系统、量子循环系统的优化理论、微小系统非平衡稳定态热力学问题等。研究成果能对实际运行的一些热机,制冷机或热电器件在节约能源,改善性能等方面给予理论上的指导。统计物理方面的研究内容主要包括玻色-爱因斯坦凝聚理论和非广延统计物理。重点研究偏离热力学极限条件下受限小系统的特征,满足相对论色散关系粒子系统的BEC特性,对不同外势约束下有不同色散关系的粒子系统进行统一的描述,非广延系统的统计性质和广义BEC的特性,取得了丰硕的成果。特色是探索前沿领域的热点问题,研究成果达国际先进水平。

近年来,我们在主攻方向的研究已达到国内外该领域较高的水平,每年都有一批论文发表于国内外学术期刊上,并有近二十篇论文被国际权威检索机构SCI、EI收录,研究成果得到国内外同行专家学者的肯定。在研究课题中有国家自然科学基金、博士后科学研究基金、省自然科学基金、省教育厅科技项目及市科技局科技项目等,这说明学科的研究水平得到国家和省市相关部门的认可。

2、学术队伍建设

至今,有5名教授,博士3人,副高7人,获校教学名师1人,入选福建省新建本科高等院校新世纪优秀人才计划一人。拥有兼职硕士生导师1人。学术梯队结构合理,学科团队已基本形成。

3、省市级课题立项数和经费数逐年提高。包括博士后基金、国家重点实验室开放项目、海西重点项目、省重点项目、省自然基金、省教育厅等34项。