0809 電子科學與技術簡介

xiaolongl1988 · 發表于 2013-8-5 08:55

0809電子科學與技術一級學科簡介

一級學科（中文）名稱：電子科學與技術
（英文）名稱： Electronic Science and Technology

一、學科概況
任何學科的發展都離不開時代的需求。當前時代明顯特征之一就是電子科學的時代。具體地說，也即工農業、國防和生活強烈需求的微電子芯片時代；幾乎一切通訊賴以為生的電磁波時代；構成全部電子設備的電路與系統時代。進一步的發展趨勢明確表明：光和電磁統一的時代和新材料出現的革命性時代。
電子科學與技術學科的發展已有近二百年的歷史。19世紀出現的歐姆定律和克希荷夫定律奠定了電路基礎，麥克斯韋方程組奠定了電磁波理論基礎；20世紀初薛定諤、海森堡、狄拉克天才群體完成了微觀粒子的量子力學體系；伺后固體物理學的出現更是在理論與工程之間架起了堅固的橋梁。
在量子理論基礎上發明了激光器，將生成、控制和探測的電磁波從傳統的無線電波、微波擴展到太赫茲波、光波直至X射線，正在實現電磁頻譜的全覆蓋。
在固體電子能帶論的基礎上，發明了晶體管和集成電路，以及隨后的光纖和半導體激光器的發明開創了電子信息的新紀元。近年來，寬禁帶半導體等新型材料與碳基電子器件、半導體新能源器件、微納/量子電子器件、大功率器件、無源器件、MEMS器件等不斷涌現，電子器件面臨又一次新的發展。
當前，電子器件從集成發展到系統集成芯片（SOC），光子器件也正從分立走向集成，有力推動了計算機、通信和自動控制等學科的發展，極大支撐了國民經濟與國防領域中各類電子信息系統的發展，并成為當代信息社會的基石。
完全可以說：電子科學與技術已經成為現代科學技術諸多學科的重要和不可或缺的基礎。
二、學科內涵
1. 研究對象
本學科重點研究電子運動規律、電磁場與波、電磁材料與器件、光電材料與器件、半導體與集成電路、電路與電子線路及其系統的科學與技術。
本學科的研究內容包括：荷電粒子和非荷電粒子的產生、運動、變換及其在不同媒質中的相互作用的現象、效應、機理和規律，具體包括物理電子學，電磁場與波，電路與系統、電子線路等；在此基礎上發現、發明和發展的各種電子材料、電磁材料、光電磁元器件、電子線路、集成電路，乃至集成電子系統和光電子系統，并開發相應的設計和制造技術。
2. 理論
本學科理論大致包含三個層次：基礎層次，交叉層次和發展層次。基礎層次主要有電磁場與波理論、量子物理、光電子理論、電路分析與混沌理論、信號與系統理論等等。交叉層次如計算機與計算技術理論、信息理論、復雜性理論和系統論等等。發展層次為新材料理論、光電結合理論等等。隨著學科的迅速發展，理論更新也將是一必然趨勢。
3. 知識基礎
本學科以數學、基礎物理與量子物理、（電）路、（電、磁）場與波為理論基礎，以物理電子、自旋電子、微電子、光電子、電路分析、電子線路、信號與系統，信息存儲、信號與信息處理和計算機技術等為技術基礎。
本學科在物理電子學、電路與系統、電磁場與波等理論指導下，以電、磁、光子材料為基礎的集成器件為基石，以多頻段電路和場路設計為手段、對信號和光子傳播和系統構造為目的，利用理論計算分析和實驗驗證相結合的方法開展學術和工程設計研究。
4. 研究方法
本學科在研究和實際應用中，主要有下述三種方法：
理論分析與計算仿真法：以對電子運動規律、場的分布規律、波的傳播規律和系統運動過程的物理認知為基礎，建立微分數理方程模型，以計算方法為手段，用計算機輔助分析和驗證系統的性能，提出解決實際問題的方案。
理論指導下的設計與制作法，實驗測試與驗證法：在本學科的基礎理論指導下，在計算仿真的基礎上，針對待解決問題，利用各種電磁材料和器件設計構造和制作系統，通過電子儀器測試以檢驗系統的功能和性能。
不同學科的比較法：本學科除注意自身發展而外，還密切關心其它兄弟學科的發展動向，從中吸取有益的營養，不斷比較，不斷借鑒，不斷前進。
三、學科范圍
本一級學科分為物理電子學，微電子學與固體電子學，電路與系統，電磁場與微波技術4個研究方向。
物理電子學主要研究：光子學、光電子學、導波光學、光纖通信與光信息處理技術、微波電子學和相對論電子學、薄膜與表面技術、真空科學與技術，以及信息顯示技術，量子器件、量子信息學、量子計算、量子通信、強場激光物理、太赫茲技術、納米電子學、生物電子學等。
微電子學及固體電子學主要研究：半導體物理與器件物理，半導體材料與器件，半導體光電器件及其集成技術，微納新型器件物理與結構，集成電路和系統集成芯片的制造、設計、測試和封裝技術，微電子機械系統與智能傳感器；介電/磁性/微波/光電材料與器件，半導體能源器件，納米功能復合材料與器件。
電路與系統是研究以電路為基礎的感知并作用物理世界的各類電子系統的科學和技術。主要研究：電路基礎理論；電路分析與網絡綜合方法；可重構可編程電路設計理論與方法；非線性動力學與混沌理論；電子線路分析、設計、制造與測試技術；信號完整性分析；各種物理、化學、生醫信號傳感與控制技術；語音和圖像信號感知與處理技術；電子和信息對抗技術；集成電路與系統CAD及設計自動化技術；智能信息與數字信號處理的軟硬件及其嵌入式系統設計技術；功率電子學；各種電子儀器、裝置和設備的設計、制造與應用技術等。
電磁場與微波技術是研究電磁場與電磁波,及其與物質相互作用的科學和技術。主要研究：電磁波（包括光波）的產生、傳播、傳輸、與媒質的相互作用以及檢測理論和方法，電磁輻射與散射，人工電磁媒質，隱身材料和技術，微波、毫米波及光波器件、天線、電路與系統的理論、分析、仿真、設計、工藝及應用，以及環境電磁學與電磁兼容技術，計算電磁學，微波能技術與應用，生物與醫療電磁技術等。
本學科的各研究方向互相滲透、互相交叉。例如，導波光學是物理電子學和電磁場理論與微波技術的交叉，集成電路是電路與系統、電磁場與微波和微電子學與固體電子學的交叉，微機電系統是微電子學與固體電子學和物理電子學的交叉，電路網絡理論是電磁場與微波技術和電路與系統的交叉等。
四、培養目標
學士培養目標和特征
學士學位:具有良好的人文和道德素養，扎實的專業基礎知識，較強的思考和分析能力；具體包括：1.熱愛祖國，遵紀守法，具有較強的事業心和團結協作精神，有職業道德和理想，講原則重責任；2.具備物理電子、電子學、電磁場與微波、光電子與微電子學領域內寬廣理論基礎、實驗能力和專業知識；3.能從事各種電子材料、元器件、集成電路、集成電子系統和光電子系統的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝等方面的基礎理論研究和工程技術開發的人才。4.掌握一門外國語，并能順利地閱讀專業書刊，具有一定的聽、說、讀、寫能力。5.善于交往和收集科技信息資料能力，能發現和捕捉問題，有自己獨立見解，具有創造性。
碩士學位：具有較寬闊的人文和社會科學知識，全面、系統、扎實的專業知識，規范的學術訓練，科學實踐能力，具備學術研究的基本能力和獨立從事電子技術工作的創造型人才。具體包括：1.熱愛祖國，遵紀守法，具有強的事業心和團結協作精神，積極為國家建設服務，有社會責任感；2.具有堅實的數學、物理基礎知識，具有電子科學和技術寬廣堅實的理論和系統專門的知識，了解國內外物理電子學、電子信息材料與元器件、電路與系統、電磁場與微波技術、半導體物理與器件、集成電路等某一領域新技術和發展動向，掌握電子科學、通信科學、信息科學專業的基礎理論與技術，掌握計算機科學、控制科學的一般理論與技術；3. 具有從事科學研究、教學工作或獨立擔負本專業技術工作能力，能結合與本學科有關的實際問題進行創新的研究;4.具有在研究機構、高等院校和產業部門有關方面的教學、研究、工程、開發及管理工作能力；5.熟練掌握一門外國語，能順利地閱讀專業書刊，具有較好的聽、說、讀、寫能力，以及國際視野和競爭能力，應具有創新精神和能力的優秀人才。6.思維嚴謹，邏輯嚴密，具有發現問題、提出問題和解決問題的基本能力, 書面和口頭表達能力好。
博士學位：具有寬闊的人文和社會科學知識，了解本學科的發展歷史和現狀，掌握本學科的發展方法，在某一個領域或方向上有深入的研究，具備獨立從事高層次科學研究和教學的能力。具體包括：1.熱愛祖國，遵紀守法，具有很強的事業心和團結協作精神，積極為國家建設服務；2.崇尚科學、追求真理,知曉人文和社會科學，社會責任強；3.對本學科包含的信號與系統、電路、電磁場和波、物理電子學、電子材料與元器件、半導體物理和半導體器件、集成電路等理論有廣泛的知識面，對所研究的具體領域有全面的掌握；4.能夠清楚了解本學科主要發展趨勢，以及有能力獲得在本學科的任何一個領域開展研究所需要的背景知識；5.準確判斷鑒定所研究問題的價值和意義，具有獨立提出問題和解決問題的能力，在科學或專門技術上做出創造性的工作和進行富有成果的獨立研究；6.必須具備設計實驗方案的能力，系統的實驗技能和熟練的儀器設備操作能力；7.至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業的外文資料，具有良好的寫作能力和進行國際學術交流的能力，應該具有口頭的、書面的和演示性的交流表達能力和技巧，有深度地、清楚地匯報科研結果，能夠以專業的標準在學術期刊及學術會議發表自己的研究成果；8.具有獨立從事科學研究工作的能力，具備成為學術帶頭人或課題負責人的素質；9.能獨立承擔對學科發展或國民經濟建設有意義的研究或開發課題；10.能勝任高等院校和研究院的教學和研究工作，或擔任技術管理和工程設計工作。
五、相關學科
電子科學與技術學科與其它一級學科，如通信與信息系統、計算機科學與技術、控制科學與工程和材料科學與工程等學科相互交叉，緊密聯系，又與近代物理學、數學、生物醫學工程、光學工程、儀器科學與技術等學科有密切關系。
人類社會將全面進入信息時代和能源短缺時代，電子信息化、節能、環保需求推動各類現代科學技術突飛猛進，作為基礎學科的電子科學與技術在許多方面將有革命性的新突破，新的學科分支將會不斷涌現。