«Физика низкоразмерных структур»
Томск – 2005
I. Oрганизационно-методический раздел
-
Цель курса
Цель курса – дать теоретические основы описания свойств наноструктур квантово-механическими методами.
-
Задачи учебного курса
Задача курса – изложить основные представления о физических свойствах структур с пониженной размерностью. Изучение курса даст студенту знания об особенностях и современных моделях описания квазичастичных состояний в квантовых ямах, проволоках, точках, сверхрешетках.
-
Требования к уровню освоения курса
Курс базируется на курсах физики твердого тела, физики полупроводников, квантовой механики, статистической физики, теории групп.
II. Содержание курса
-
Темы и краткое содержание
№
|
Тема
|
Содержание
| -
|
Электронные и фононные состояния в низкоразмерных структурах
|
Условия наблюдения квантово-размерных эффектов. Потенциал Кроннига-Пенни. Минизоны в сверхрешетках. Классификация сверхрешеток. Типы сверхрешеток. Композитные, модулированные сверхрешетки. Модели разрывов зон и барьера Шоттки. Комплексная зонная структура. Методы расчета. Комплексная зонная структура алмазоподобных соединений, зависимость от гетерограницы. Электронные состояния в квантовых ямах, проволоках, точках. Примесные состояния мелких центров в квантовых ямах. Энергетический спектр электронов в низкоразмерных структурах в присутствии постоянного магнитного поля. Штарковская локализация электронов в квантовых ямах сверхрешеток в сильном электрическом поле. Макроскопический и микроскопический подходы для описания колебательных состояний в сверхрешетках. Интерфейсные электронные и фононные состояния в гетероструктурах.
| -
|
Физические свойства сверхрешеток
|
Продольный и поперечный транспорт. ОДП в сверхрешетках. Оптические свойства квантовых ям и сверхрешеток. Влияние колебаний решетки, примесей и несовершенств гетерограницы на свойства гетроструктур. Квантовый эффект Холла. Феноменологические результаты. Условия наблюдения. Целочисленный эффект Холла, одноэлектронная теория, влияние беспорядка. Роль многоэлектронных корреляций в нецелочисленном эффекте Холла.
| -
|
Резонансное туннели-рование электронов в многобарьерных структурах
|
Туннелирование электронов через одну границу, один барьер, двухбарьерную структуру. Условия возникновения резонансных пиков. Методы матрицы перехода и рассеяния, их свойства. Формула Брейта-Вигнера. Модели сшивания волновых функций на границах. Квазистационарные состояния. Открытая квантовая яма, времена жизни резонансов, полуширина пика. Эффекты междолинного смешивания электронных состояний на гетерогранице. Фано-резонансы, их проявления в электрических и оптических характеристиках.
|
Примерная тематика рефератов, курсовых работ:
-
Влияние плавного интерфейсного потенциала на резонансное туннелирование электронов в многобарьерных квантовых структурах.
-
Электронные состояния в нитридных структурах с учетом спонтанной поляризации и пьезоэффекта.
3. Модели спиновых свойств гетероструктур.
4. Методы расчета электронных состояний в квантовых точках.
III. Распределение часов курса по темам и видам работ
№ пп
|
Наименование
темы
|
Всего
часов
|
Аудиторные занятия (час)
|
Самостоя-тельная работа
|
в том числе
|
лекции
|
семинары
|
лаборатор. занятия
|
1
|
Электронные и фононные состояния в низкоразмерных структурах
|
17
|
12
|
3
|
-
|
2
|
2
|
Физические свойства сверхрешеток
|
14
|
10
|
2
|
-
|
2
|
3
|
Резонансное туннелирование электронов в многобарьерных структурах
|
17
|
12
|
3
|
|
2
|
|
ИТОГО
|
48
|
34
|
8
|
-
|
6
|
IV. Форма итогового контроля
Экзамен
V. Учебно-методическое обеспечение курса
1. Рекомендуемая литература (основная):
-
Херман М. Полупроводниковые сверхрешетки. М.: Мир, 1989.
-
Бехштедт Ф., Эндерлайн Р. Поверхности и границы раздела полупроводников. М.: Мир, 1990.
-
Кульбачинский В.А. Двумерные, одномерные, нульмерные структуры и сверхрешетки. М. 1998.
-
Воробьев Л.Е., Данило С.Н., Зегря Г.Г., Фирсов Д.А., Шалыгин В.А., Яссиевич И.Н., Берегулин Е.В. Фотоэлектрические явления в полупроводниках и размерно-квантованных структурах. Санкт-Петербург, Наука, 2001.
-
Шик А.Я., Бакуева Л.Г., Мусихин С.Ф., Рыков С.А. Физика низкоразмерных систем. Наука, Санкт-Петербург, 2001.
-
Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников. М. 2002.
2. Рекомендуемая литература (дополнительная):
-
Тернов И.М., Жуковский В.Ч., Борисов А.В. Квантовая механика и макроскопические эффекты. М.: Изд-во МГУ, 1993.
-
Рашба Э.И., Тимофеев Б.Б. Квантовый эффект Холла. ФТП, т.20, N6, c.977-1024, 1986.
-
Шретер Ю.Г., Ребане Ю.Т., Зыков В.А., Сидоров В.Г. Широкозонные полупроводники. Санкт-Петербург, Наука, 2001.
Автор
Гриняев Сергей Николаевич, к.ф.-м.н., доцент
Достарыңызбен бөлісу: |
