Fundamentals of Solid State Physics

2022/2023

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

3

ECTS credits

Delivered at:

Joint Department of Quantum Technologies with Prokhorov General Physics Institute (RAS)

Course type:

Elective course

When:

3 year, 1, 2 module

Instructor

Golenitskii, Kirill

Программа дисциплины

Аннотация

Структура кристаллов. Кристаллическая решетка. Элементарная и примитивная ячейка. Элементы симметрии кристаллической решетки. Группы точечной симметрии. Группы симметрии треугольника, куба, тетраэдра. Решетка Бравэ, сингонии и группы пространственной симметрии кристалла. Преобразования координат, векторов и тензоров, описывающих физические законы. Общие свойства волнового описания, плотность состояний. Расчет плотности состояний в 1D, 2D, 3D случаях для квадратичного и линейного законов дисперсии. Фазовая и групповая скорости. Обратная решетка. Зона Бриллюэна. Колебания. Одномерная цепочка с одним атомом в элементарной ячейке. Фононы. Классическое и квантовое описание. Законы дисперсии. Акустические и оптические фононы. Теплоемкость кристалла. Закон Дюлонга-Пти. Модель Эйнштейна. Теплоемкость кристалла. Модель Дебая. Электроны в кристалле. Теорема Блоха. Метод сильной связи. Постановка задачи и вывод закона дисперсии. Закон дисперсии вблизи экстремума, электроны и дырки. Эффективная масса, оценка. Блоховские осцилляции. Применимость метода. Метод слабой связи. Расчет энергии по теории возмущений. Закон дисперсии вблизи экстремума, электроны и дырки. Эффективная масса, оценка. Применимость метода. Зонная структура кристаллов. Металлы, диэлектрики, полупроводники.

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

• Применяет физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий.

Содержание учебной дисциплины

• Структура кристаллов. Элементы симметрии кристаллической решетки Группы точечной симметрии. Решетка Бравэ, сингонии и группы пространственной симметрии кристалла. Преобразования координат, векторов и тензоров, описывающих физические законы.

Элементы контроля

• Домашнее задание
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• 2022/2023 учебный год 2 модуль
  0.5 * Домашнее задание + 0.5 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Теоретическая физика. Т. X: Физическая кинетика, Лифшиц, Е.М., 1979

Рекомендуемая дополнительная литература

• Краткий курс теоретической физики, Ландау, Л.Д.,