Физика полупроводников

2020/2021

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

5

Кредиты

Кто читает:

Базовая кафедра физики конденсированных сред Института физики твердого тела РАН

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

4-й курс, 1, 2 модуль

Преподаватель

Кулаковский Владимир Дмитриевич

Программа дисциплины

Аннотация

Курс посвящен изложению основ современной физики полупроводников. Наряду с традиционными разделами физики полупроводников, такими как теория зон, явления в контактах, одночастичные возбуждения и межчастичные взаимодействия в объемных полупроводниках, курс включает в себя проблемы составных квазичастиц и коллективных возбуждений в низкоразмерных полупроводниковых наноструктурах и микрорезонаторах

Цель освоения дисциплины

• студент должен знать элементы зонной теории кристаллических тел
• студент должен знать основные виды квазичастиц, используемых для описания свойств полупроводников и их свойства
• студент должен знать механизмы взаимодействия электромагнитного излучения с полупроводниками
• студент должен знать классические методики магнитотранспортных и оптических исследований поупроводников

Планируемые результаты обучения

• Знать причины возникновения зонной структуры спектра электронов, основные особенности зонной структуры в распространенных полупроводниках
• Уметь находить равновесные и неравновесные концентрации квазичастиц в полупроводнике
• Уметь описывать явления на контакте разнородных полупроводников
• применять современные модели и приближения, используемые для описания свойств полупроводников
• применять полученные знания для научной работы в области физики полупроводников
• Понимать связь зонной структуры и оптических явлений в полупроводниках. Знать возможные применения оптических методов для изучения свойств полупроводников.
• Понимать физические принципы явлений, возникающих на гетеропереходах.
• критически анализировать научные статьи в области физики полупроводников, опубликованные в научных журналах и доложенные на конференциях

Содержание учебной дисциплины

• Зонная теория полупроводников
  полупроводники во внешних полях. мелкие доноры и акцепторы
• Статистика электронов и дырок в полупроводниках.
  Распределение Ферми-Дирака и Больцмана, неравновесные электроны и дырки. Фотопроводимость.
• Явления в контактах
  омические контакты, выпрямление в контакте металл - полупроводник, p-n-переход
• Границы применения зонной теории
  адиабатическое приближение, приближение самосогласованного поля, квазичастицы поляроны, экситоны, экситонные молекулы; электронно-дырочная жидкость
• Оптические свойства полупроводников
  межзонное и экситонное поглощение и излучение в полупроводниках, излучение экситонных молекул
• Полупроводниковые гетероструктуры.
  размерное квантование, полупроводниковые лазеры
• Экситонные поляритоны в объемных полупроводниках и в полупроводниковых микрорезонаторах
  условия формирования поляритонов, бозе-эйнштейновская конденсация поляритонов, мультистабильность экситон-поляритонных систем в микрорезонаторах

Элементы контроля

• Контрольные работы
  выполняется две контрольные работы в конце первого и второго модулей, соответственно
• Работа на семинаре
  Учитывается активность на семинаре
• Экзамен
  Устный экзамен, два вопроса в билете

Промежуточная аттестация

• Промежуточная аттестация (2 модуль)
  Текущая оценка Отекущая рассчитывается как взвешенная сумма оценок за две контрольные работы: Отекущая = 0,3 * Окр1 + 0.3 * Окр2, где каждая оценка (Окр1 и Окр2) выставляется по 10-ти бальной шкале. Способ округления – арифметический. Накопленная оценка за текущий контроль учитывает посещаемость занятий студентом с максимальным баллом 2 за 1-ый и 2-ой модули: Онакопленная = Отекущая + 2 Итоговая оценка определяется соотношением Оитоговая = 0,5 * Онакопленная + 0,6 * Оэкз, где Оэкз – оценка за экзамен. Студенты, у которых Онакопленная = 7 или 8, могут отвечать только на половину билета (1 вопрос) на устном экзамене.

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Введение в физику твердого тела, Киттель, Ч., 1978
• Физика полупроводников : учеб. пособие для вузов, Бонч-Бруевич, В. Л., 1977

Рекомендуемая дополнительная литература

• Сборник задач по физике полупроводников, Бонч-Бруевич, В. Л., 1968