Бакалавриат 2024/2025

Электронные свойства твердых тел

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, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Трунин Михаил Рюрикович

Язык: русский

Кредиты: 3

Программа дисциплины

Аннотация

В семестровом курсе «Электронные свойства твердых тел» изучаются фундаментальные основы физики твердого тела и электронные свойства проводников. Курс построен от классической модели динамики электронов через квантовую механику к фермистике с учетом механизмов рассеяния электронов и к методам определения параметров Ферми-поверхностей. Курс «Электронные свойства твердых тел» является базовой дисциплиной, предваряющей изучение современных аспектов физики конденсированных сред.

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

• владеет навыками постановки и моделирования физических задач по физике твердого тела; критической оценки применимости используемых методов; анализа результатов, получаемых в ходе научно-исследовательской работы, знает международные нормы проведения экспериментов -владеет актуальной информацией по внедрению технологий
• знает и умеет пользоваться полученными знаниями для решения экспериментальных и теоретических задач, делать качественные выводы при получении новых результатов исследований, производить оценки параметров и характеристик материалов
• знает фундаментальные понятия физики твердого тела: кинетика и динамика электронов в кристалле, электронные энергетические зоны, типы твердых тел, квазичастицы, электрические гальваномагнитные явления
• совместно с другими студентами умеет оценить размерность твердотельной системы применительно к рассматриваемой задаче и в процессе работы определить последовательность действий и роли в коллективе для выполнения этого задания
• уметь пользоваться полученными знаниями для решения экспериментальных и теоретических задач, делать качественные выводы при получении новых результатов исследований, производить оценки параметров и характеристик материалов.
• Умеет пользоваться полученными знаниями для решения экспериментальных и теоретических задач, делать качественные выводы при получении новых результатов исследований, производить оценки параметров и характеристик материалов.
• Умеет пользоваться полученными знаниями для решения экспериментальных и теоретических задач, делать качественные выводы при получении новых результатов исследований, производить оценки параметров и характеристик материалов
• иметь опыт постановки и моделирования физических задач по физике конденсированных сред; критической оценки применимости используемых методов; анализа результатов, получаемых в ходе научно-исследовательской работы

Содержание учебной дисциплины

• Первоначальные теории металлов Друде и Зоммерфельда
• Электропроводность и теплопроводность металлов - закон Видемана-Франца
• Свойства электронного газа в основном состоянии; поверхности Ферми металлов
• Кинетическое уравнение, интеграл столкновений, приближение времени релаксации
• Следствия кинетического уравнения - электрические и гальваномагнитные явления
• Процессы рассеяния; связь сечения рассеяния и вероятности рассеяния при упругом рассеянии, транспортное время релаксации, малоугловое рассеяние и связь с диффузией электронов по поверхности Ферми, рассеяние на фононах, формула Блоха-Грюнайзена;
• Плотность состояний, проводники в постоянном магнитном и переменном полях;
• Высокочастотные эффекты в металлах; методы измерений параметров Ферми-поверхности
• Распространение и типы электромагнитных волн в проводящей среде.

Элементы контроля

• Контрольная работа
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 2nd module
  0.25 * Контрольная работа + 0.25 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Введение в физику твердого тела, Киттель, Ч., 1978
• Принципы теории твердого тела : пер. со второго английского издания, Займан, Дж., 1974
• Физика твердого тела: Учебное пособие / Ю.А. Стрекалов, Н.А. Тенякова. - М.: ИЦ РИОР: НИЦ Инфра-М, 2013. - 307 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат). (переплет) ISBN 978-5-369-00967-3 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/363421
• Физика твердого тела. Т.1: ., Ашкрофт, Н., 1979
• Физика твердого тела. Т.2: ., Ашкрофт, Н., 1979

Рекомендуемая дополнительная литература

• Матухин В.Л., Ермаков В.Л. - Физика твердого тела - Издательство "Лань" - 2010 - 224с. - ISBN: 978-5-8114-0923-5 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/262
• Основы теории металлов, Абрикосов, А. А., 1987
• Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках, Гантмахер, В.Ф., 1984
• Физика твердого тела: Учебное пособие/Браун А.Г., Винке Е.Э., Краскина О.А. - Москва : НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 208 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат) (Переплёт 7БЦ) ISBN 978-5-16-010765-3 - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/501691
• Физика твердого тела. (2012). Ukraine, Europe: НТУ “ХПИ.” Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.BBBE10A2
• Электроны в неупорядоченных средах, Гантмахер, В. Ф., 2013

Авторы

• Панкратова Елена Игоревна
• Поварова Любовь Ивановна
• Трунин Михаил Рюрикович