Электронный транспорт в гибридных наноструктурах

Бакалавриат 2020/2021

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: 4-й курс, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Батов Игорь Евгеньевич

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 40

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

В рамках курса изучаются электронные транспортные явления в гибридных системах на основе сверхпроводников, нормальных металлов, ферромагнетиков и полупроводниковых наноструктур. Излагаются теоретические подходы к рассмотрению баллистического и диффузионного электронного транспорта в гибридных наноструктурах. Детально анализируются экспериментальные методы исследования электронных транспортных явлений в таких структурах.

Цель освоения дисциплины

формирование у студентов профессиональных компетенций в области физики электронных транспортных явлений в гибридных мезоскопических структурах
приобретение студентами навыков самостоятельной работы с профильной научной литературой
формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих проводить научные исследования и анализировать полученные результаты
развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели электронных транспортных явлений в гибридных мезоскопичеcких структурах

Планируемые результаты обучения

студент должен уметь применять современные модели и приближения, используемые для описания электронного транспорта в гибридных наноструктурах
студент должен уметь пользоваться полученными знаниями для решения экспериментальных и теоретических задач в области физики электронных транспортных явлений в гибридных мезоскопических структурах
студент должен уметь критически анализировать опубликованные научные статьи в области физики электронных транспортных явлений в гибридных структурах

Содержание учебной дисциплины

Электронный транспорт в баллистических контактах сверхпроводник- нормальный металл (SN) и сверхпроводник- нормальный металл- сверхпроводник (SNS)
андреевское отражение, андреевские уровни энергии в SNS структурах, джозефсоновский сверхток и многократное андреевское отражение в баллистических SNS структурах, дифференциальная проводимость в баллистических гибридных SN- и SNS-структурах на основе cверхпроводников и полупроводниковых наноструктур
Электронный транспорт в мезоскопических диффузионных SN и SNS структурах
безотражательное туннелирование и возвратное сопротивление в SN контактах, джозефсоновский сверхток и дифференциальная проводимость в коротких и длинных мезоскопических диффузионных SNS структурах, влияние микроволнового излучения на электронный транспорт в SNS структурах, Шапиро ступени
Когерентный электронный транспорт и неравновесные нелокальные эффекты в многотерминальных планарных субмикронных структурах на основе гибридных систем сверхпроводник/ нормальный металл
кросс-андреевское отражение, процессы упругого ко-туннелирования, зарядовый разбаланс в планарных структурах с джозефсоновскими SNS переходами и инжекторами из нормального металла

Элементы контроля

Контрольные работы
Текущий контроль предусматривает две контрольные работы, выполняемые на четвертой и восьмой неделе 3-го модуля. Контрольная работа включает письменное решение трех задач в билете по темам пройденного материала.
Экзамен
Итоговый контроль: экзамен в конце 3-го модуля. Проводится устно в формате беседы по программе курса. Билет содержит 2 вопроса.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (3 модуль)
Текущая оценка Отекущая рассчитывается как взвешенная сумма оценок за две контрольные работы: Отекущая = 0,5 * Окр1 + 0.5 * Окр2, где каждая оценка (Окр1 и Окр2) выставляется по 10-ти бальной шкале. Способ округления – арифметический. Итоговая оценка определяется соотношением Оитоговая = 0,5 * Отекущая + 0,5 * Оэкз, где Оэкз – оценка за экзамен. Студенты, у которых Отекущая = 10, освобождаются от устного экзамена и получают итоговую оценку 10. Студенты c оценкой Отекущая = 8 или Отекущая = 9 могут отвечать только на половину билета (1 вопрос по выбору) на устном экзамене.

Программа дисциплины