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体验分享 | GEP项目美国康奈尔大学交流汇报
发布时间:2020-11-12  作者: 来源:

  我是张毅培,来自 2015 级弘毅物理班。2018年春季,我有幸获得武汉大学 世界名校学期交流 GEP 项目的支持,远赴美国康奈尔大学(Cornell University) 进行了为期一个学期的交流学习,课程学习时间为2018年1月20日至2018年5月22日。我于2018年1月20日乘飞机从北京飞纽约至康奈尔大学,2018年7月31日离开康奈尔大学至加州大学伯克利分校继续进行下一个 GEP 项目交流学习,在康奈尔大学的交流学习共历时6个月另10天,期间共修满12个学分3门课程,取得了每门课程都为 A 以上的学业成绩,圆满完成了课程学习任务。 与此同时,我积极争取课外科研机会,进入了康奈尔大学应用物理系 Jena 教授课题组,利用课余时间开展 2-D 场效应管(FET),特别是基于 TMD 的 2-D 场效应 管的物理模型研究,在科研上积累了宝贵的经历,收获颇丰。下面,我就在康奈尔大学的生活、课程学习、课外科研三个方面汇报我的出国交流经历、感受和体会。


 一、康奈尔大学的校园生活 

  康奈尔大学位于美国纽约州手指湖地区伊萨卡小镇,校园占地面积 2300 英 亩,约 700 座建筑呈现出各式的建筑风格,包括哥特式、维多利亚式、新古典主义式及少量的现代风格建筑,分布于东山高地和山坡上,学校还拥有一块 11.7 平方公里的康奈尔种植园。校园湖光山色,风景秀丽,加之远离大城市的喧嚣, 治安环境良好,俨然世外桃源,是一处求学的好去处。生活都离不开衣食住行, 虽然康奈尔坐落在伊萨卡这个小镇里面,但是基本生活还是能够满足。 

  在吃的方面,康奈尔有全球十大最好吃的食堂之一。校园内食堂散落在不同地方,办了 meal plan 之后价格也算适中。但西餐的味道毕竟比不上中餐,不太适合来自美食王国我们中国人的胃口,因此更多的同学会选择去校园外的中餐馆就餐。像我这样为了节省时间,常常就在 College town 里的中餐馆或东南亚餐 馆吃饭,这些餐馆正好位于公寓与学校南门之间的必经之路上,可谓近水楼台。 毕竟留学的日子里,不自己做几顿饭,学几样拿手菜,怎么好意思说自己是留学生呢?但做饭时,一定要注意尽量少做炒菜,以免带来不必要的麻烦。分享一件 我的亲身经历,我和室友(来自华中科技大学)合作,第一次在公寓做菜时,由于没有经验,将油倒入热锅后没控制火力大小,致使油遇热冒烟并产生明火,立即触发了公寓的自动烟雾报警装置,非常狼狈。

  在住宿方面,康奈尔校园内有学生公寓出租,校园周边有公寓和私人住宅出 租,但我独爱学校南门外 1 公里的 Collegetown Terrace Apartments(CTT)。“CTT 不仅是能够提供一流的生活设施与服务的学生公寓,更能够让广大学子们欣享忙 碌学习生活之余的乐趣。”住在 CTT,你不仅可以穿过漂亮的廊桥去拜访自己的 好友,还可以在紧张学习后来到 24 小时开放的健身房锻炼身体放松自我,还可 以选择众多通透明亮的自习空间与小组成员讨论课业。CTT 同样也提供来往学校 的免费 Shuttle,还有 TCAT 的站点也就在公寓旁边。CTT 区位也非常好,同时毗 邻康奈尔校区、Collegetown 和 Downtown Ithaca Commons,整体的居住环境和 条件能够满足广大同学们的需求,帮助大家更好地平衡生活与学业。

  在出行方面,村里由于山地地形的原因,骑车不很方便,所以公交是我们最主要的平时出行方式。但由于伊萨卡的冬天寒冷,经常出现大雪天气,在这种时 候公交和公寓巴士都会停运,这在一定程度上影响同学们的出行,万不得已时还 得冒雪步行去学校学习。需要注意的是康奈尔大学附近没有国际航空港,出入需 借道纽约,由于康奈尔大学距纽约 400 多公里,高速车程约 4 个半小时,因此为 方便到校安排,宜选择航班抵达时间为美国东部时间下午 2 点之前。以我的经历 为例,1 月 20 日,我乘坐中国国际航空公司 CA819 航班,于 11:55 准时到达纽 约纽瓦克国际机场,待办理好海关手续,与武汉大学安排的当地接机老师见面时, 时间已到下午 2 点,开车抵达康奈尔大学,时间已到晚上 7 点。在此特别感谢接 机曹老师辛苦为我接机,并帮我解决了抵校当晚的临时住宿问题。


 二、康奈尔大学的课程学习 

  康奈尔大学的立校之本是任何人都有获得教育的平等权利,是常春藤盟校中 第一所实行性别平等的男女合校大学,在招生录取上最早实行不计贵族身份,不 分信仰和种族,并以创建学科齐全、包罗万象的新型综合性大学为建校宗旨,因 而该校被誉为美国历史上第一所具有真正意义的全民大学。康奈尔大学一直致力 于增加课程开设的覆盖面,形成了学校今天这种应有尽有的专业规模,课程开设 高达 4000 多门。从教育理念上讲,它体现了任何人都有权利获得教育的平等精 神。从教学方法上讲,它体现了根据学生特点和兴趣进行引导的工作态度,并在 3 全美率先实行了学生自由选课制度。

  Cornell 重视小班教育,每周一次 Discussion Section,一般人数为 15 人 左右,讨论各式各样的问题,让学生受益匪浅,得到很多互动的机会。此外, Cornell 推行 active learning,就是老师讲课之前让学生提前预习上课的内容, 上课就不再学习这些知识,而是带着全班同学去应用。一般每个学生可以分配两 个 Advisor,一个是自己专业领域的顶尖教授,会给学生做出专业指导和规划的 建议。另外一个是同龄的 student adviser,会给学生一些关于选课、如何进实 验室、校外选房等建议。

  我特别欣赏康奈尔大学的学生自由选课制度和小班教育。开学后两周,经过 试听和比较,结合自己的物理专业背景,我最后选择了 3 门课程作为本学期的课 堂学习课程,分别是 Physics of Semiconductor and nanostructure、Quantum and Nonlinear Optics 和 Differential Equation。像 Physics of Semiconductor and nanostructure 就是一门 20 余人小班课程,授课老师布置的作业,课后需 要花费狂多的时间和精力查文献、找资料完成,而且平时作业和平时考试的成绩 在课程总成绩中占比大,绝不可忽视。还好,经过刻苦努力学习,我 3 门课程分 别取得了 A+、A+、A 的好成绩。


 三、康奈尔大学的课外科研

  康奈尔大学是一所世界顶级私立研究型大学,是著名的常春藤联盟成员, 2017 年世界大学学术排名世界第 13。科学和工程专业是康奈尔大学的传统优势 专业,多个国家研究中心也在康奈尔校园安家,包括高能同步加速器研究中心、 科学、工程理论和模拟中心、弗洛伊德·纽曼核研究实验室、数理科学研究所、 国家天文学和电离层研究中心,国家纤细结构研究中心。截止 2018 年,共有 58 位康奈尔大学的校友或教研人员曾荣获诺贝尔奖,在全球高校中列第十二位,居全美第十位。大部分教授的实验室基本都会对本科生开放,研究上遇到任何问题 都可以和自己的 professor 或带自己的研究生、博士生讨论。

  我刚到学校,即开始联系物理系、应用物理系和电子系教授做课外科研,先 后获到 3 个教授的同意支持,并最终选择了应用物理系 Debdeep Jena 教授。我 与 Debdeep Jena 教授的博士生一起工作,研究了基于物理的二维场效应管(FET) 建模,通常是基于 TMD 的二维 FET。我们尝试将界面陷阱、高场效应、散射、热 4 传输等效应整合到半解析模型中,寻求自洽的解决方案。为了测试模型的有效性, 我们尝试将模型存入从最近在该组中完成的实验工作中提取的数据中。这些工作 取得了多项重要意义的研究成果:使用能带图构建 I(Vg,Vd)特性的内在模型,其中使用抛物线带结构并将量子电容效应集成到其中;使用具有拟合参数的经验 公式,将声子散射和杂质散射的集成效应作为温度的函数;集成的热传输影响模 型,在自燃和电流降级中起着重要作用;考虑界面陷阱的效果,它位于带隙中并 导致滞后;通过来自三层 WSe2 FET 的实验数据确定的一些配置参数导出半解析 模型。物理研究是我的兴趣所在和今后的职业规划,感谢 Jena 教授及其团队, 将我带入基于 TMD 的二维 FET 精妙的物理世界,这些研究经历和积累,为我今后 的深造奠定了坚实的基础。 

  感谢大家分享我在康奈尔大学的交流经历、感受和体会,希望能够对大家有所帮助,谢谢! 


2015 级弘毅物理班张毅培

2018 年 10 月 22 日