Магистратура
2019/2020
Электроны в неупорядоченных средах
Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус:
Курс по выбору (Физика)
Направление:
03.04.02. Физика
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
1-й курс, 3, 4 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Преподаватели:
Храпай Вадим Сергеевич
Прогр. обучения:
Физика
Язык:
русский
Кредиты:
5
Контактные часы:
50
Программа дисциплины
Аннотация
Целями освоения дисциплины «Электроны в неупорядоченных средах» являются: • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использова-нием современных представлений в области физики конденсированных сред, • приобретение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы, • формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих прово-дить научные исследования и анализировать полученные результаты, • развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели электронных процессов в твердых телах.
Цель освоения дисциплины
- формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных представлений в области физики конденсированных сред,
- приобретение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы,
- формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих проводить научные исследования и анализировать полученные результаты,
- развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели электронных процессов в твердых телах.
Планируемые результаты обучения
- умеет пользоваться полученными знаниями для решения экспериментальных и теоретических задач, делать качественные выводы при получении новых результатов исследований, производить оценки параметров и характеристик материалов
- знает и умеет применять к решению задач фундаментальные понятия физики твердого тела: частота межэлектронных столкновений в грязном пределе.
- знает и умеет применять к решению задач фундаментальные понятия физики твердого тела: квантовый фазовый переход металлизолятор, квантовые поправки к проводимости, баллистический, диффузионный и прыжковый транспорт заряда, теория скейлинга, квантовый эффект Холла, формализм Ландауэра
- знает фундаментальные понятия физики твердого тела: квантовый фазовый переход металлизолятор, квантовые поправки к проводимости, баллистический, диффузионный и прыжковый транспорт заряда, теория скейлинга, квантовый эффект Холла
Содержание учебной дисциплины
- Переход металл-изолятор. Перенос заряда в изолятореПереходы металл-изолятор. Переходы под влиянием беспорядка: модель Андерсона и модель структурного беспорядка. Переход Мотта. Минимальная металлическая проводимость. Физические аспекты теории перколяции. Аппроксимация эффективной среды. Задачи узлов и связей. Перколяция в системе случайных узлов. Континуальные задачи. Перколяцонные пороги и критические индексы. Электронная структура примесной зоны в полупроводниках при слабом легировании. Кулоновская щель. Измерение электронного спектра при помощи туннельной спектроскопии. Переходы между локализованными состояниями. Разные типы прыжковой проводимости: прыжки на ближайших соседей и с переменной длиной прыжка. Законы Мотта и Шкловского-Эфроса.
- Квантовые поправки к металлической проводимости и теория скейлинга.Слабая локализация и квантовые поправки к проводимости. Оптический аналог слабой локализации. Антилокализация. Частота межэлектронных столкновений в грязном пределе. Эффект Аронова-Альтшулера. Скейлинговая гипотеза. Проводимость в критической области вблизи перехода металл-изолятор в трехмерных системах. Квантовый фазовый переход. Двумерные и одномерные системы. Скейлинг и спин-орбитальное взаимодействие.
- Квантовый транспорт и локализация в одномерных системах.Формализм Ландауэра для одномерных систем. Матрица рассеяния, собственные значения, кондактанс. Роль интерференции и сбоя фазы в сложении амплитуд рассеяния на дефектах. Задача о двухбарьерном рассеивателе. Усреднение по реализациям беспорядка. Локализация и роль корреляций беспорядка в одномерных системах.
- Двумерные электронные системы. Квантовый эффект Холла.Двумерные электронные системы в гетероструктурах и полевых транзисторах, зонная структура. Квазиклассические орбиты в перпендикулярном магнитном поле. Дрейф в скрещенных полях. Целочисленный квантовый эффект Холла. Спектр двумерных электронов в перпендикулярном магнитном поле. Механизм образования плато. Протяженные состояния в квантующем магнитном поле в присутствии длиннопериодного потенциала беспорядка. Дробный квантовый эффект Холла.
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Yuri M. Galperin. (n.d.). Introduction to Modern Solid State Physics. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.FB1F97C2
- Электронные свойства легированных полупроводников, Шкловский, Б. И., 1979
- Электроны в неупорядоченных средах, Гантмахер, В. Ф., 2013
- Электроны в неупорядоченных средах, Гонтмахер, В. Ф., 2005
Рекомендуемая дополнительная литература
- Giamarchi, T. (2004). Quantum Physics in One Dimension. Oxford: Clarendon Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=271799
- Luo, X.-W., Zhou, X., Li, C.-F., Xu, J.-S., Guo, G.-C., & Zhou, Z.-W. (2015). Quantum simulation of 2d topological physics using orbital-angular-momentum-carrying photons in a 1d array of cavities. https://doi.org/10.1038/ncomms8704
- Schonhammer, K. (2012). Physics in one dimension: theoretical concepts for quantum many-body systems. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.AFB0DCC8