• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
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
Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Преподаватели: Храпай Вадим Сергеевич
Прогр. обучения: Физика
Язык: русский
Кредиты: 5

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

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

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

Содержание учебной дисциплины

  • Переход металл-изолятор. Перенос заряда в изоляторе
    Переходы 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.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа
  • неблокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен
Список литературы

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., Эфрос, А. Л., 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