Кафедру створено 1 вересня 2012 шляхом злиття трьох кафедр: матеріалів реакторобудування; фізичних технологій; електрофізики і радіаційних технологій.

У рамках спеціальності «Прикладна фізика» за спеціалізацією «Фізичне матеріалознавство» існують напрями підготовки:

• фізика радіаційних явищ і радіаційне матеріалознавство;
• композиційні та функціональні матеріали;
• перетворювачі енергії та неметалеві матеріали.

На кафедрі здійснюється підготовка аспірантів за спеціальністю «Фізика твердого тіла».

При кафедрі працюють навчальні, навчально-дослідні та наукові лабораторії: металографії; вакууму і чистих металів; структурно-дифракційного аналізу; функціональних і композиційних матеріалів; захисних покриттів і кераміки; мас-спектроскопії та електронної мікроскопії; ядерної гамма-резонансної спектроскопії; магнетизму; високих температур; проблемна лабораторія іонних процесів (окремий науковий підрозділ).

На базі Інституту фізики твердого тіла, матеріалознавства і технологій Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» Національної академії наук України працює філія кафедри, де під керівництвом провідних вчених і фахівців студенти проходять ознайомчу та виробничу практики, проводять науково-дослідну роботу, виконують курсові та дипломні роботи. Керівник філії кафедри — доктор фізико-математичних наук, професор Віктор Миколайович Воєводін, заступник керівника — доктор фізико-математичних наук, професор Геннадій Прокопович Ковтун.

Основні навчальні дисципліни, що викладаються на кафедрі: Фізична кристалографія; Фізика твердого тіла; Квантова теорія твердого тіла; Фізика міцності і пластичності; Фізика ядерних реакторів; Фізика і техніка імплантації; Фізика елементарних дефектів; Дифузійні процеси у твердих тілах; Фізичне матеріалознавство; Радіаційний матеріалознавство; Функціональні матеріали і покриття; Фізичні методи дослідження; Фізика низькотемпературної плазми; Елементарні процеси в технологічній плазмі; Формування та діагностика наноструктур; Мікроскопічні методи дослідження наноструктур; Діагностика низькотемпературної плазми; Вакуумна техніка і технологія; Поверхневі явища в нанорозмірних системах; Плазмодінаміка; Методи дослідження наноструктур; Фізичні основи високочастотних плазмово-технологічних систем; Фізичні основи пучкових технологій; Введення в структурну кристалографію; Плазмово-технологічні системи в схрещених полях; Сучасні фізичні технології; Введення в фізику твердого тіла; Іонно-плазмове обладнання для мікро- і нанотехнологій; Наноматеріали; Модифікація наноструктур на поверхні твердого тіла іонними пучками; Основи електрофізики і радіаційних технологій; Вакуумна техніка в електрофізичних і радіаційних технологіях; Фізика радіаційних ушкоджень твердих тіл; Радіаційне матеріалознавство; Техніка прискорювачів; Теорія і розрахунок електромагнітних полів і кіл.

Кафедра готує фахівців у сфері нових технологій за спеціальністю «Прикладна фізика». Підготовка ведеться за спеціалізаціями:

• фізика пучків заряджених частинок і пучкові технології;
• прилади та обладнання для створення і використання плазми;
• нанофізика і нанотехнології;
• іонно-плазмові нанотехнології та обладнання.

Лекційні курси та лабораторні практикуми ведуться за участю наукових співробітників фізико-технічного факультету, Наукового фізико-технологічного центру Міністерства освіти і науки України та Національної академії наук України (НФТЦ), Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут».