Энергетические спектры электронов в кристаллах

Бакалавриат 2023/2024

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Базовая кафедра физики конденсированных сред Института физики твердого тела РАН

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 3-й курс, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Шовкун Дмитрий Владимирович

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 36

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс служит базовой основой для понимания электронных свойств твёрдых тел. Изучение простейшей модели движения электрона в периодическом потенциале кристаллической решетки позволяет ввести основные понятия физики металлов и полупроводников. Основа курса традиционна для всех вводных курсов по теории твердого тела, однако в курсе будут рассмотрены современные достижения: дираковский спектр электронов в графене, топологические изоляторы и геликоидальные состояниях в них, Вейлевские полуметаллы.

Цель освоения дисциплины

формирование у студентов профессиональных компетенций в области физики конденсированных сред
приобретение студентами навыков самостоятельной 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

Знать фундаментальные понятия физики твердого тела: электронные энергетические зоны, деление на металлы, полупроводники и диэлектрики, квазичастицы в металлах и полупроводниках, типичные примеры структуры электронных зон полупроводников, поверхности Ферми в металлах, динамика электронов в металлах и полупроводниках.
Приобрести опыт постановки и исследования физических задач по физике конденсированных сред; критической оценки применимости используемых методов; анализа результатов, получаемых в ходе научно-исследовательской работы.
Уметь пользоваться полученными знаниями для решения экспериментальных и теоретических задач, делать качественные выводы при получении новых результатов исследований, производить оценки параметров и характеристик материалов.

Содержание учебной дисциплины

Электрон в периодическом потенциале.
Зонная структура классических полупроводников.
Энергетические спектры металлов и поверхность Ферми.
Электронные спектры в двумерных системах
Динамика электрона во внешних электрическом и магнитном полях в кристаллической решетки.
Бесщелевые полупроводники и топологические изоляторы.

Элементы контроля

Контрольная работа
• Оценка за контрольные работы ОКР рассчитывается как среднее арифметическое оценок за две контрольные работы:
Домашнее задание
• Оценка за домашние задания ОДЗ вычисляется следующим образом. Берётся сумма всех баллов за ДЗ и разбор задач из ДЗ на семинарах (за весь семестр), делится на сумму баллов за все обязательные задачи (за семестр), умножается на 10, округляется до целого числа. Если получается больше 10, то ставится 10 баллов.
Экзамен
устный экзамен (в конце 4-го модуля), состоящий из тестирования по основным формулам курса и ответа по билету (ответ по билету происходит после успешного прохождения тестирования).

Промежуточная аттестация

2023/2024 учебный год 4 модуль
0.3 * Домашнее задание + 0.3 * Контрольная работа + 0.4 * Экзамен

Программа дисциплины