Аспирантура 2022/2023

Новые сверхпроводящие и магнитные материалы для наноэлектроники и квантового компьютера

Статус: Курс по выбору

Направление: 03.06.01. Физика и астрономия

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 1 семестр

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Васенко Андрей Сергеевич, Ихсанов Ренат Шамильевич, Каган Максим Юрьевич, Кугель Климент Ильич, Попова Елена Арнольдовна, Пугач Наталия Григорьевна, Тейшейра Сарайва Тьяго, Шаненко Аркадий Аркадьевич

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 56

Программа дисциплины

Аннотация

Курс даёт возможность познакомиться с наиболее современным кругом идей и материалов, включая сверхпроводящие и магнитные материалы, нанотрубки и графен, висмут и дираковские полуметаллы, топологические изоляторы, слоистые и низкоразмерные структуры, материалы перспективные для наноплазмоники и оптоэлектроники, которые в недалёком будущем составят серьёзную конкуренцию традиционным полупроводниковым материалам сегодняшнего дня (таким, например, как кремний и германий) и станут основой квантовых битов в технологиях квантового компьютера будущего.

Цель освоения дисциплины

• Целью освоения дисциплины является получение фундаментальных знаний в области физики конденсированного состояния и изучения новых материалов, углублённых представлений об электронной и атомно-кристаллической структуре твёрдых тел, физических свойствах и технических приложений сверхпроводящих и магнитных материалов в области электроники, энергетики и квантовой информатики. Кроме того, освоение дисциплины должно способствовать формированию профессиональных компетенций, определяемых профилем программы аспирантуры. Задачами курса является ознакомление с наиболее современным кругом идей и материалов, включая металлический водород и гидриды металлов, углеродные нано- трубки и графен, висмут и дираковские полуметаллы, топологические изоляторы, слоистые и низко-размерные структуры, гетеро- структуры и интерфейсы тонких плёнок, материалы перспективные для нано- плазмоники и оптоэлектроники, которые в недалёком будущем составят серьёзную конкуренцию традиционным полупроводниковым материалам сегодняшнего дня (таким , например, как кремний и германий) и станут основой квантовых битов в технологиях квантового компьютера будущего.

Планируемые результаты обучения

• Знать: методы математического и компьютерного моделирования для описания физических процессов и явлений в конденсированных средах.
• Иметь навыки в использовании современных методов математического и компьютерного моделирования физических процессов в области сверхпроводимости, магнетизма, нано- электроники и квантовой информатики;
• Уметь: выполнять теоретические и экспериментальные исследования в области физики конденсированного состояния и создания новых материалов с использованием современных программных комплексов

Содержание учебной дисциплины

• Тема 1. Металлы и полуметаллы, полупроводники и диэлектрики.
• Тема 2. Основы нанофизики.
• Тема 3. Материалы с сильными электронными корреляциями.
• Тема 4. Дираковские полуметаллы.
• Тема 5. Сильноточная и слаботочная сверхпроводящая электроника.
• Тема 6. Квантовые приборы для космических применений.
• Тема 7. Сверхпроводящая реализация квантового компьютера.
• Тема 8. Спинтроника.
• Тема 9. Наноплазмоника.
• Тема 10. Гетероструктуры и инверсные слои.

Элементы контроля

• Реферат
  Реферат пишется самостоятельно и может охватывать новейшие результаты научных исследований по следующим направлениям: дираковские полуметаллы, графен, колоссальное и гигантское магнетосопротивление, спинтроника, нанофотоника и наноплазмоника, кулоновская блокада и сверхпроводящая и магнитная реализация квантового компьютера
• Самостоятельная работа
  Аспиранты занимаются самостоятельной подготовкой к практическим занятиям и экзамену по заданным темам с использованием материалов лекций и рекомендованной литературы, пишут реферат и выполняют домашнее задание.
• Домашнее задание
  Задание выдается каждому аспиранту индивидуально и представляет собой комплексное задание, охватывающее основные разделы курса. Домашнее задание выполняется в письменной форме и содержит задачи по следующим тематикам: электронная структура и физические свойства металлов и полуметаллов, диэлектриков и полупроводников, сверхпроводников и магнетиков.
• Экзамен
  В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: ОПК-1, ОПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6

Промежуточная аттестация

• 2022/2023 учебный год I семестр
  0.25 * Домашнее задание + 0.5 * Экзамен + 0.25 * Реферат

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Физика полупроводниковых приборов : учеб. пособие для вузов, Лебедев, А. И., 2008
• Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники : учеб. пособие для вузов, Старосельский, В. И., 2009

Рекомендуемая дополнительная литература

• Mooij, J. E., & Nazarov, Y. V. (2006). Superconducting nanowires as quantum phase-slip junctions. Nature Physics, 2(3), 169–172. https://doi.org/10.1038/nphys234
• Rastelli, G., Vanevic, M., & Belzig, W. (2014). Quasiperiodicity and revivals in dynamics of quantum phase slips in Josephson junction chains and superconducting nanowires. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.37A7EF6A
• Введение в физику твердого тела, Киттель, Ч., 1978
• Полупроводниковые интегральные схемы памяти на биполярных транзисторных структурах, Валиев, К. А., 1979
• Физические основы субмикронной литографии в микроэлектронике, Валиев, К. А., 1984

Авторы

• Кобзарь Елена Николаевна
• Каган Максим Юрьевич
• Завгородняя Ольга Ивановна