ФТТ_Садыков_13-14 / Программа ФТТ

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

(радиофизики, 4 курс, 7 семестр)

1. Элементы кристаллографии. Свойства обратной решетки.

2. Электронные состояния в кристалле. Блоховские состояния. Зона Бриллюэна. Закон дисперсии. Эффективная масса. Скорость электрона. Квазиимпульс электрона. Скорость изменения квазиимпульса. Полуклассическая модель динамики электронов в кристалле. Метод эффективной массы. Примесные уровни. Примесные зоны.

3. Статистика носителей в полупроводниках. Функция плотности состояний. Концентрация носителей. Вырожденное и невырожденное распределение носителей. Приведенная плотность состояний. Поведение уровня Ферми с температурой: а) в собственном полупроводнике, б) в примесном полупроводнике.

4. Статистика электронов в металле. Зависимость уровня Ферми от температуры в металлах.

5. Явления переноса. Функция распределения. Кинетическое уравнение Больцмана. Интеграл столкновений. Приближение времени релаксации. Время релаксации импульса. Механизмы рассеяния носителей. Электропроводность. Зависимость подвижности от температуры.

6. Явления неустойчивости в полупроводниках. Нарушение закона Ома в сильных полях. Эффект Ганна. Дрейфовая и концентрационная неустойчивость. Механизм междолинного перехода. Горячие электроны.

7. Неравновесные носители. Генерация и рекомбинация носителей. Уравнения кинетики. Механизмы генерации и рекомбинации. Время жизни носителей. Время релаксации энергии. Квазиуровни Ферми.

Фотопроводимость, релаксация фотопроводимости. Чувствительность фотопроводимости, ее зависимость от длины волны.

8. Колебания решетки. Акустические и оптические ветви колебаний. Квантование решеточных колебаний. Фононы. Модель Дебая. Решеточная теплоемкость. Закон Дебая. Фононы и их взаимодействие с электронами. Акустоэлектрический эффект.

9. Рассеяние электронов, рентгеновских и гамма квантов, нейтронов на кристаллической решетке. Структурный и атомный фактор. Условие Брэгга-Вульфа. Фононные и бесфононные процессы. Фактор Дебая - Валлера. Эффект Мессбауэра. Фактор Лэмба - Мессбауэра. Экспериментальные методы исследования фононного спектра.

10. Оптические свойства твердых тел. Коэффициент поглощения в полупроводниках (межзонные переходы). Прямые оптические переходы. Полупроводники с прямой зонной структурой. Твердотельные излучатели: инжекционные лазеры, светодиоды. Условие инверсии в полупроводниках. Пороговый ток. Гетеропереходы в инжекционных лазерах. Электронное

и оптическое ограничение. Квантовый выход, КПД инжекционных диодов.

11. Магнетизм твердых тел: парамагнетизм, диамагнетизм, состояние магнитного упорядочения. Типы магнитного упорядочения. Магнитные возбуждения – спиновые волны, методы исследовании магнетизма твердых тел. Физические принципы элементов памяти на магнитных материалах.

12. Физические принципы работы приборов с зарядовой связью.

Рекомендуемая литература:

1. Брандт, Н.Б. Квазичастицы в физике конденсированного состояния// Н.Б. Брандт, В.А.Кульбачинский / Москва, Физматлит – 2005. –С.631.

2. Павлов, П.В. Физика твердого тела // П.В. Павлов, А.Ф. Хохлов./ Москва, ВЫСШАЯ ШКОЛА - 2000 – С. 494.

3. Бонч-Бруевич, В.Л. Физика полупроводников// В.Л.Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников/ Москва, НАУКА, -2002.- С.672.

4. Займан, Дж. Принципы теории твердого тела// Дж.Займан / изд. МИР – 1974 - C.472.

5. Ашкрофт, Н. Физика твердого тела // Н.Ашкрофт, Н.Мермин/ изд. МИР – 1979, - Т. 1, - С.400, Т. 2, – С.423.

6. Кейси Х. Лазеры на гетероструктурах // Х.Кейси, М.Паниш / Москва, МИР – 1981 - Т.1 – С.299, Т.2 – С.364.

7. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов// Москва, МИР, 1984 - Т. 1,-С.455.

8. Бонч-Бруевич, В.Л Доменная электрическая неустойчивость в полупроводниках// В.Л.Бонч-Бруевич, И.П. Звягин, А.Г. Миронов/ Москва, НАУКА, -1972.- С.414.