КВАНТОВАЯ РАДИОФИЗИКА - Кафедра Физики Твердого Тела и

Кафедра 70, “Физика твердого тела и наносистемы”
ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА
(для групп Т7-01, 01а, 01ф)
1 неделя. 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.
2 неделя. 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.
3 неделя. Дефекты в кристаллах
Междоузлия и вакансии. Дефекты по шоттки. Дефекты по
Френкелю. Дислокации (краевые и винтовые). Примеси внедрения и
замещения.
4 неделя. 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.
5 неделя. Теплоемкость твердых тел.
Закон Дюлонга и Пти. Квантовые теории теплоемкости (теория
Эйнштейна, модель Дебая). Теплопроводность твердых тел. Роль
ангармоничности колебаний.
6 неделя. 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.
7 неделя. 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.
8 неделя.
Функция распределения для невырожденного газа. Функция
распределения для вырожденного газа фермионов: распределение
электронов в металле при абсолютном нуле; влияние температуры на
распределение Ферми-Дирака; зависимость химического потенциала от
температуры; снятие вырождения (невырожденный электронный газ.
Функция распределения для бозонов (фотонов и фононов). Правила
статистического усреднения.
9 неделя. 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.
10 неделя. 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.
11 неделя. Примесные полупроводники
Доноры и акцепторы. Примеры. Равновесные концентрации
свободных носителей заряда в полупроводниках: уровень Ферми в
полупроводниках.
12 неделя.
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.
13 неделя. Электропроводность в полупроводниках
Электропроводность
невырожденного
газа.
Подвижность
носителей заряда и ее зависимость от температуры. Собственная
проводимость полупроводников и ее температурная зависимость.
14 неделя. Примесная проводимость полупроводников и ее
температурная зависимость.
Определение типа проводимости полупроводника. Эффект Холла в
образце со смешанной проводимостью и его температурная зависимость.
15 неделя. 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.
16 неделя.
Уравнение непрерывности. Электронно-дырочные переходы. Механизмы
выпрямления. Диффузионный и дрейфовый токи. Соотношение
Эйнштейна.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
539.2
Л-45
539.2
Б-33
537
Б-81
620
С-41
Киттель Ч. Введение в физику полупроводников. М.: Наука,
1979.
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
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
537
А-71
621.37
С-80
621.38
Ш-20
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.