• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Физика низкоразмерных систем

2021/2022
Учебный год
RUS
Обучение ведется на русском языке
6
Кредиты
Статус:
Курс по выбору
Когда читается:
1-й курс, 3, 4 модуль

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина направлена на приобретение обучающимися знаний, умений и навыков в области физики низкоразмерных систем: структур с квантовыми ямами, квантовыми проволоками, квантовыми точками и сверхрешетками. Существенное внимание уделяется развитию навыков в расчете электронных, фотонных и фононных состояний в полупроводниковых наноструктурах и анализе их физических свойств.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целью освоения дисциплины «Физика низкоразмерных систем» является приобретение студентами углубленных знаний о физических свойствах твердотельных структур пониженной размерности и развитие навыков в расчете электронных, фотонных и фононных состояний в полупроводниковых наноструктурах и анализе их физических свойств
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знание kp теории возмущения для вырожденной зоны. Знание закономерностей спин-орбитального расщепление валентной зоны в полупроводниках типа GaAs. Знание подхода эффективного гамильтониана дырок в двухзонном приближении. Знание понятия гамильтониана Латтинжера, зонных параметров Латтинжера.
  • Знание двумерной гексагональной структура графена. Знание двумерной зоны Бриллюэна графена. Знание алгоритма применения метода сильной связи для π-орбиталей атомов углерода. Знание дираковского спектра с нулевой массой покоя в точках K и K' зоны Бриллюэна.
  • Знание классификации гетероструктур (иерархия понятий). Знание классификации сверхрешеток. Знание метода расчета энергии размерного квантования в структурах с квантовыми ямами, квантовыми проволоками и квантовыми точками. Знание метода матриц переноса для расчета зонной диаграммы гетероструктуры.
  • Знание механизмов влияния продольного и поперечного электрического поля на электронные состояния в наноструктурах. Знание основных положений квантово-размерного эффекта Штарка в квантовой яме. Знание основе метода сильной связи для расчета электронных состояний в полупроводниковой сверхрешетке.
  • Знание уравнений, описывающих примесные центры и экситоны в квантовых ямах, частные случаи толстых и тонких ям. Знание волнового уравнения, его решений для света, распространяющегося в структуре с квантовой ямой. Знание метода решения волнового уравнения с помощью метода одномерной функции Грина. Знание основных характеристик экситонного уровня в квантовой яме: время жизни, радиационная ширина.
  • Знание явления и теоретического описания туннелирования электрона через двухбарьерную структуру. Знание вывода аналитических формул для коэффициентов отражения и пропускания в резонансной области электронной энергий. Знание понятий резонансный туннельный ток, вольтамперная характеристика двухбарьерной структуры.
  • Умение рассчитывать энергии размерного квантования в структурах с квантовыми ямами, квантовыми проволоками и квантовыми точками методом эффективной массы. Умение рассчитывать оптические свойства гетероструктур с квантовыми ямами, квантовыми проволоками и квантовыми точками методом матриц переноса.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Энергетический спектр дырок в сложной валентной зоне
  • Тема 2. Размерное квантование носителей заряда в низкоразмерных системах
  • Тема 3. Электроны, экситоны, фотоны и фононы в наноструктурах
  • Тема 4. Резонансное туннелирование и туннельные токи
  • Тема 5. Резонансное отражение и пропускание света в наноструктурах
  • Тема 6. Электрооптические эффекты в структурах с квантовыми ямами и сверхрешетках
  • Тема 7. Графеноподобные материалы
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Экзамен
  • неблокирующий Контрольная работа
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2021/2022 учебный год 4 модуль
    0.3 * Контрольная работа + 0.7 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Claus F. Klingshirn. (2012). Semiconductor Optics (Vol. 4th ed. 2012). Springer.
  • Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - Теоретическая физика Т.3. Квантовая механика (нерелятивистская теория) - Издательство "Физматлит" - 2001 - ISBN: 5-9221-0057-2 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2380

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Спецглавы физики. Статистическая физика равновесных систем / Краснопевцев Е.А. - Новосиб.:НГТУ, 2014. - 387 с.: ISBN 978-5-7782-2565-7