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提案 66-21

新的研究生证书：材料物理学前沿

提交者：物理系

共同赞助者：
材料科学与工程系
电气与计算机工程系

1。版本日期：2021 年 3 月 29 日

2。提案人联系方式：Jae Yong Suh (jsuh@mtu.edu)、Miguel Levy (mlevy@mtu.edu)、克劳迪奥·马佐莱尼 (cmazzoleni@mtu.edu)、 Bryan Suits (suits@mtu.edu), Ranjit Pati (patir@mtu.edu), Yoke Khin Yap (ykyap@mtu.edu), 和拉维·潘迪 (pandey@mtu.edu)

3。跨学科计划：已获得合作部门和学院的最终批准 院长理事会会议，然后转发给教务长办公室和参议院。 建议和行政职责将完全由物理系承担。

4。一般说明和特征

一般说明：此毕业证书“材料物理前沿”旨在让学生建立关键的物理概念来推动前沿 实验材料研究。目标是：

a) 为研究生打下坚实的材料/固体物理学基础 这将使他们能够探索低维量子材料的新领域， 能源材料、纳米级电子和光学材料、大气 粒子，以及未来新兴的新材料。

b) 帮助研究生了解材料制造、材料表征的基础知识 和应用程序。

c) 提高研究生理论背景和知识的可信度 先进材料职业所需的实验技能。

目录说明：毕业证书“材料物理前沿”旨在发展以下领域的基础知识和技术：1) 低维 材料，2）量子和拓扑材料3）能源材料，4）大气 颗粒和纳米材料。学生还可以探索光谱学的应用， 光伏、光电器件和环境光学。

研究生学习成果 (GLO) 评估

GLO 1：获得此证书的学生将能够解释关键概念 前沿材料，包括以下一个或多个主题：量子限制 效应、晶体结构、能带结构、电学和/或光学特性。

GLO 2：获得此证书的学生将能够解释一项或多项 以下主题：材料合成、材料表征、器件制造、 材料的应用。

5。节目名称：“材料物理前沿研究生证书”

6。基本原理
实验材料物理是先进电子、 光子、能源设备以及未来的量子计算和通信。这种不断增长的 该地区预计将满足许多学术和工业需求。

7。相关方案的讨论
我们提议的证书对于关注材料物理的各种主题来说是独一无二的 和工程。其他几所大学也提供相关证书课程， 重点是工程方面，课程要求也不同，

密歇根州立大学 –
密歇根大学 –
斯坦福大学 –
哥伦比亚大学（完全在线）–
博伊西州立大学 – 

根据这些链接中的信息，正在提供其中一些外部计划 在线：

密歇根州立大学：在线（需要 3 个学期学分，只需一门课程）
密歇根大学：未指定（需要 9 学分）
斯坦福大学：部分在线课程（6 门课程中的 2 门课程可在线提供）
哥伦比亚大学：在线（需要 12 个学分）
博伊西州立大学：未指定（需要 12 个学分）

8。预计入学人数
表 1 显示了假设采用更积极的营销方法时预计的最低目标 已部署。招生上限取决于可分配的部分数量 每门课程。将来当有在线版本时，可以在线提供证书 的必修课和选修课可供选择。

表 1. 按年份估计的最低入学人数。

9。课程设计
该证书由两门必修课程和其他选修课程组成。最低限度 总共需要9个学分。只有三个学分可以达到 4000 的水平。所需的 选修课程列表及其课程说明如下。预计 学生将与项目顾问合作选择适合他们的课程 兴趣和必备技能。

必修课程 - 4 学分
PH 4510 - 固体物理概论（2 学分）
PH 5530 - 纳米科学与技术精选主题（2 学分）

选修课程 - 选修任何课程，使证书总分至少为 9 学分
PH 5510 – 固体理论（3 学分）
PH 5520 - 材料物理（3 学分）
PH 5151/MSE 5151 - 光子学和材料的量子场论（3 学分）
EE 5430 - 电子材料（3 学分）
EE 5490 - 太阳能光伏科学与工程（3 学分）
EE 5471 - 微加工实验室（2 学分）
EE 5460 - 固态设备（3 学分）
MSE 5130 - 晶体学与衍射（3 学分）
MSE 5550 - 透射电子显微镜（3 学分）
MSE 5580 - 扫描探针显微镜简介（2 学分）

以下各项中的 1 个学分只能计为证书：
PH 4292/MSE 4292 - 光和光子材料（3 学分）
MSE 4530 – 扫描电子显微镜和 X 射线微量分析（3 学分）

课程说明
PH4510 - 固体物理简介
晶体结构、X射线衍射、声子、金属自由电子理论、基础知识 能带理论、半导体概述以及固体物理学的其他主题。

PH 5530 - 纳米科学与技术精选主题
纳米科学与工程中选定主题的演示和讨论。 主题包括纳米级的生长、特性、应用和社会影响 材料。评估：出勤和作业。
学分：2.0
Lec-Rec-Lab：(2-0-0)

PH 5510 - 固体理论
自由电子理论、布洛赫定理、电子能带结构理论、费米面、 金属和半导体中的电子传输。晶格振动和声子，其他 时间允许的主题。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(3-0-0)

PH 5520 - 材料物理
材料分类和结构；相图；晶格缺陷；准粒子； 边界和界面；机械、电子、光学、磁学和超导 材料的特性。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(3-0-0)

PH 5151/MSE 5151 – 光子学和材料的量子场论
本课程将回顾量子力学和二次量子化的基础知识，以及 涵盖量子场理论方法，包括威克定理和费曼图 技术，用于绝对零和非零温度（松原频率）和 它们在光子学、材料特性和凝聚态物理中的应用。
学分：2.0
Lec-Rec-Lab：(2-0-0)

PH 4292/MSE4292 – 光和光子材料
控制光学晶体和光学中光波传播的材料特性 波导。基于电、磁、 和应变效应。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(3-0-0)

EE 5430 - 电子材料
物理原理、操作特性、模型和基本原理的研究 所选固态器件的应用。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(3-0-0)
提供的学期：秋季

EE 5490 - 太阳能光伏科学与工程
太阳能光伏材料、光伏电池的器件物理及实用 太阳能电力系统工程的应用。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(3-0-0)

EE 5471 - 微加工实验室
学生动手实验室体验，用微型和 纳米级尺寸。讲座内容涵盖安全培训、微加工背景 流程和系统，以及设施参观以观察其他系统。
学分：2.0
Lec-Rec-Lab：(1-0-3)

EE 5460 - 固态设备
物理原理、操作特性和模型以及基本原理的研究 固态器件的应用，例如p-n结、金属-半导体结 和晶体管。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(3-0-0)

MSE 5130 - 晶体学与衍射
材料科学中的晶体学概念和衍射分析。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(2-0-3)

MSE 5550 - 透射电子显微镜
透射电子显微镜材料表征的实用方面。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(2-0-3)

MSE 5580 - 扫描探针显微镜简介
学生将学习扫描背后的设计基础知识和基础物理学 探针显微镜技术。讲座还将讨论固体的分析 有关粗糙度、形貌、成分、异质性和粘附力的表面 使用原子力显微镜 (AFM) 分析特性。与不当相关的文物 原子 AFM 成像的条件也将被讨论。操作培训 在实验室会议期间了解 AFM 仪器并探索其功能 将补充讲座。
学分：2.0
Lec-Rec-Lab：(1-0-3)

MSE 4530 – 扫描电子显微镜和 X 射线微量分析
主题包括电子束和图像形成、束-样本相互作用以及 X 射线微量分析。课程内容与物理科学的学生相关， 工程及相关学科。包括提供实验室经验 足以独立使用 SEM 的动手实践培训。
学分：3.0
Lec-Rec-Lab：(2-0-3)

10。新课程描述
无

11。显示完成时间的模型时间表
最短完成时间为两个学期。典型的时间表如下所示。

12。图书馆和其他学习资源
不需要额外的图书馆或其他学习资源。

13。可用/所需设备的描述
不需要额外的设备。

14。计划费用
预计不会产生额外的计划费用。

15。认证要求
无

16。计划实施日期
该计划预计于 2021 年秋季开始。证书计划将在 一旦建立并切实可行，就将其扩展为在线计划。

新计划的其他信息：

1。特定计划的政策、法规和规则。
该计划将遵循参议院研究生证书政策 411.1。无需额外 除了上述课程要求外，还适用特定于计划的政策。

2。日程安排计划
校园部分不需要更改课程安排，而在线部分 可以异步实现。

3。空间
此证书不需要额外的空间。

4。教师简历
曾教授或能够教授相关课程的相关教师列于 的网站物理系，系电气和计算机工程、及部
材料科学与工程。教师网页的示例中嵌入了教师姓名。

PH4510、PH5530、PH5520：轭钦叶（物理）
PH5510：兰吉特·帕蒂（物理）
PH 4292/MSE 4292 和 PH 5151/MSE 5151米格尔·利维（物理和 MSE）

审批流程
部门批准：2021 年 1 月 22 日
科学与艺术学院：2021 年 2 月 15 日
研究生院委员会：2021 年 3 月 2 日
教务长办公室和院长理事会：2021 年 3 月 15 日
参议院批准：4/21/21
总统批准：4/26/21

2021 年 4 月 7 日