ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА Строение твердых тел Кристаллические и аморфные тела. Кристаллическая структура (решетка, базис, операции симметрии, типы решеток Браве). Обозначение кристаллографических направлений и плоскостей в кристалле. Рентгеноструктурный анализ. Анизотропия кристаллов. Классификация кристаллов по типам химических связей: - ионные кристаллы (ионная (гетерополярная) связь); - атомные кристаллы(ковалентная (гомеополярная) связь); - металлические кристаллы (металлическая связь); - молекулярные кристаллы (водородная связь). Сопоставление различных типов связей. Ковалентная связь и полупроводниковые свойства кристаллов. Дефекты в кристаллах: - междоузлия и вакансии; - дефекты по Шоттки; - дефекты по Френкелю; - дислокации (краевые и винтовые); - примеси внедрения и замещения. Тепловые свойства твердых тел. Силы, действующие между частицами твердого тела. Характер теплового движения в кристаллах. Гармоническое приближение: - колебания цепочки одинаковых атомов (нормальные колебания решетки, спектр нормальных колебаний); - колебания в цепочке неодинаковых атомов; - акустические и оптические колебания решетки; - фононы. Теплоемкость твердых тел. - закон Дюлонга и Пти; - квантовые теории теплоемкости (теория Эйнштейна, модель Дебая). Теплопроводность твердых тел. Роль ангармоничности колебаний. Модель свободных электронов и ее применение к металлам. Классическая электронная теория металлов (дрейфовая скорость, длина свободного пробега). Закон Видемана-Франца. Противоречия классической электронной теории металлов. Квантовая теория электронов в металле (энергия и температура Ферми). Теплоемкость металлов. Элементы физической статистики. Способы описания макроскопической системы (коллектива): - термодинамический и химический потенциалы; - статистический способ. Вырожденные и невырожденные коллективы (классические и квантовые статистики; функция распределения). Число состояний для микрочастиц: - фазовое пространство микрочастицы и его квантование; - плотность состояний. Функция распределения для невырожденного газа. Функция распределения для вырожденного газа фермионов: - распределение электронов в металле при абсолютном нуле; - влияние температуры на распределение Ферми-Дирака; Литература 1. 539.2 /Л-45 2. 537/ А-71 3. 621.37/ С-80 4. 621.38 / Ш-20 5. 539.2 / Б-33 6. 537/ Б-81 7. 620/С-41 - зависимость химического потенциала от температуры; - снятие вырождения (невырожденный электронный газ. Функция распределения для бозонов (фотонов и фононов). Правила статистического усреднения. Зонная теория твердых тел. Энергетические уровни свободных атомов. Обобществление электронов в металле (энергетические барьеры, туннелирование, расщепление уровней). Энергетические зоны электронов в кристалле: - примеры образования энергетических зон; - деление на металлы, полупроводники, диэлектрики. Основы зонной теории: - адиабатическое приближение; - одноэлектронное приближение; - теорема Блоха. Модель Кронига-Пенни: - анализ модели: - зависимость энергии электрона от волнового вектора в разрешенных зонах; - зоны Бриллюэна в задаче Кронига-Пенни; - ограниченность модели. Эффективная масса электрона, квазиимпульс. Собственные полупроводники. Понятие о дырках. Рекомбинация. Проводимость в собственных полупроводниках. Примесные полупроводники. Доноры и акцепторы. Примеры. Равновесные концентрации свободных носителей заряда в полупроводниках: - уровень Ферми в полупроводниках; - Зависимость концентрации свободных носителей от положения уровня Ферми; - концентрация носителей и положение уровня Ферми в собственных полупроводниках; - концентрация носителей и положение уровня Ферми в примесных полупроводниках. Электропроводность в полупроводниках. Электропроводность невырожденного газа. Подвижность носителей заряда и ее зависимость от температуры. Собственная проводимость полупроводников и ее температурная зависимость. Примесная проводимость полупроводников и ее температурная зависимость. Определение типа проводимости полупроводника. Эффект Холла в образце со смешанной проводимостью и его температурная зависимость. Неравновесные электроны и дырки. Генерация и рекомбинация неравновесных носителей заряда. Виды рекомбинации. Биполярная генерация носителей заряда под действием света. Фотопроводимость. Время жизни неравновесных носителей заряда. Линейная и квадратичная рекомбинация. Уравнение непрерывности. Электронно-дырочные переходы. Механизмы выпрямления. Диффузионный и дрейфовый токи. Соотношение Эйнштейна. Киттель Ч. Введение в физику полупроводников. М.: Наука, 1979. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. -М.: Энергия, 1962. Стильбанс Л. Физика полупроводников .-М.: Сов. радио, 1967. Шалимова К. Физика полупроводников.-М.: ВШ, 1976, 1985. Башаров А. М., Маймистов В. А., Гридин В. А. Одномерные модели ФТТ. Модель Кронига-Пенни. -М.: МИФИ, 1988. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. -М.: Наука, 1990. Случинская И.А Основы материаловедения и технологии полупроводников. -М.: МИФИ, 2002.