Энергетические спектры электронов в кристаллах

2024/2025

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

3

Кредиты

Кто читает:

Базовая кафедра физики конденсированных сред Института физики твердого тела РАН

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

3-й курс, 3 модуль

Преподаватель

Шовкун Дмитрий Владимирович

Программа 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:
• 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).
• 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.

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 3rd module
  0.3 * Домашнее задание + 0.3 * Контрольная работа + 0.4 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Введение в теорию полупроводников : учеб. пособие для вузов, Ансельм, А. И., 2008
• Принципы теории твердого тела : пер. со второго английского издания, Займан, Дж., 1974
• Физика твердого тела. Т.1: ., Ашкрофт, Н., 1979
• Физика твердого тела. Т.2: ., Ашкрофт, Н., 1979

Рекомендуемая дополнительная литература

• Абрикосов, А. А. Основы теории металлов : учебное пособие / А. А. Абрикосов. — 2-е изд. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2010. — 600 с. — ISBN 978-5-9221-1097-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/2093 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Авторы

• Поварова Любовь Ивановна
• Шовкун Дмитрий Владимирович