Магистратура 2021/2022

Избранные главы физики конденсированного состояния

Статус: Курс обязательный (Материалы. Приборы. Нанотехнологии)

Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

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

Когда читается: 2-й курс, 1-3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Каган Максим Юрьевич, Монахов Иван Сергеевич, Попова Елена Арнольдовна, Тамеев Алексей Раисович

Прогр. обучения: Материалы. Приборы. Нанотехнологии

Язык: русский

Кредиты: 14

Контактные часы: 104

Программа дисциплины

Аннотация

Развитие техники требует все новых материалов подчас с принципиально новыми свойствами, обладающих сочетанием определенных характеристик: магнитных, упругих, электрических. Курс направлен на формирование современных представлений в области макроскопических квантовых систем, таких как квантовые жидкости, кристаллы и газы, низкоразмерных магнитных систем, электронных процессов в нанокомпозитах на основе органических и гибридных соединений, в т.ч. в оптоэлектронных пленочных устройствах (светодиод, фотодиод, полевой транзистор и т.п.), а также о современных методах исследования структуры, состава и физических свойств широкого спектра материалов различного функционального назначения, овладение навыками комплексного применения изучаемых методов для решения практических задач в профессиональной деятельности. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов на семинаре, домашних заданий, коллоквиума и экзамена.

Цель освоения дисциплины

• Целью курса является формирование современных представлений в области макроскопических квантовых систем, таких как квантовые жидкости, кристаллы и газы, низкоразмерных магнитных систем, электронных процессов в нанокомпозитах на основе органических и гибридных соединений, в т.ч. в оптоэлектронных пленочных устройствах (светодиод, фотодиод, полевой транзистор и т.п.), а также о современных методах исследования структуры, состава и физических свойств широкого спектра материалов различного функционального назначения, овладение навыками комплексного применения изучаемых методов для решения практических задач в профессиональной деятельности.

Планируемые результаты обучения

• Владеет: навыками расчета параметров и основных характеристик электронных устройств с использованием физических моделей.
• Владеет: навыками современных способов математического описания шероховатых поверхностей, особенностей диффузного рассеяния рентгеновских лучей на шероховатой поверхности и структуре пленка-подложка.
• Владеет: навыками теоретического описания свойств квантовых жидкостей, кристаллов и газов.
• Владеет: навыками теоретического описания свойств низкоразмерных магнитных систем.
• Знает: - основные модели, описывающие электронные свойства кристаллической и неупорядоченной (полимерной) сред; - особенности электронных свойств наноразмерных структур; - принципы работы тонкопленочных электронных устройств.
• Знает: - основные особенности магнитных взаимодействий в низкоразмерных магнитных системах; - свойства ряда низкоразмерных магнитных систем, таких как димеры, спиновые цепочки, спиновые лестницы, двумерные магнитные системы.
• Знает: - основные положения и границы применимости кинематической и динамической теории рассеяния; - физику дифракции рентгеновских лучей и электронов: свойства обратной решетки, уравнение Лауэ, построение Эвальда, формулу Вульфа-Брэгга; - принцип работы, конструкцию и структурные схемы лабораторного оборудования, реализующего изучаемые методы.
• Знает: - особенности физических свойств сверхтекучего гелия, квантовых кристаллов и газов; - принципы работы криогенной техники.
• Умеет: анализировать области применения, возможности и ограничения таких методов, как РФЭС, ОЭС, МРСА, ВИМС, ДМЭ; РЭМ, ПЭМ, АСМ, EXAFS, XRD, XRR, GISAXS.
• Умеет: выявлять особенности электронных свойств наноразмерных структур.
• Умеет: проводить анализ свойств низкоразмерных магнитных систем.
• Умеет: проводить анализ свойств сверхтекучего гелия; квантовых кристаллов и газов по конкретным экспериментальным данным;

Содержание учебной дисциплины

• Тема 1. Электронные процессы в неупорядоченных органических полупроводниках и нанокомпозитах.
• Тема 2. Методы и приборы для исследования состава, структуры и свойств материалов.
• Тема 3. Квантовые жидкости, кристаллы и газы.
• Тема 4. Низкоразмерный магнетизм.

Элементы контроля

• Семинар 1
• Коллоквиум 1
  Коллоквиум проводится в устной форме. Оценка выставляется по десятибалльной шкале. За несданный коллоквиум за неделю до зачетно-экзаменационной недели данного модуля выставляется оценка Кол=0 баллов. Оценка за коллоквиум является блокирующей.
• Домашнее задание 2
  Дистанционный формат со 2-го модуля. За несданное домашнее задание за неделю до зачетно-экзаменационной недели данного модуля выставляется оценка 0 баллов.
• Экзамен 1
  Экзамен проводится в устной форме в период экзаменационной сессии по графику, предусмотренному Рабочим учебным планом. Оценка за экзамен выставляется по десятибалльной шкале. Оценка за экзамен является блокирующей. Пересдача экзамена проводится в период переэкзаменовки.
• Семинар 2
• Семинар 3
• Экзамен 2
  Преподаватель вправе освободить от прохождения экзамена студентов, с выставлением им во время сессии оценки по промежуточной аттестации, соответствующей накопленной оценке без учёта веса экзамена (то есть сумма весов всех элементов контроля, за исключением экзамена, приравнивается к единице). Преподаватель объявляет свое решение не позднее, чем на последнем занятии до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы официальные каналы передачи информации, используемые в процессе обучения. По желанию студентов, они могут отказаться от выставления оценки без проведения экзамена и сдать его, о чем сообщают преподавателю не позднее последнего занятия. Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса) онлайн по ссылке https://meet.google.com/lookup/bqb42rop6b. К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию или по предварительной договоренности с преподавателем. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка онлайн платформы. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение более одной минуты. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.
• Экзамен 3

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 1 модуль
  0.2 * Семинар 1 + 0.5 * Экзамен 1 + 0.3 * Коллоквиум 1
• 2021/2022 учебный год 2 модуль
  0.4 * Экзамен 2 + 0.3 * Семинар 2 + 0.3 * Домашнее задание 2
• 2021/2022 учебный год 3 модуль
  0.5 * Экзамен 3 + 0.5 * Семинар 3

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• M.Yu. Kagan, Modern Trends in Superconductivity and Superfluidity, Lecture Notes in Physics, v. 874, Springer, Dordrecht, 2013
• Гантмахер, В. Ф. Электроны в неупорядоченных средах / В. Ф. Гантмахер. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2013. — 288 с. — ISBN 978-5-9221-1487-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/91178 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - Теоретическая физика. Т.6 Гидродинамика - Издательство "Физматлит" - 2001 - ISBN: 5-9221-0121-8 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2232
• Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля : учеб. пособие, Брандон, Д., 2004
• Рентгенографический и электронно-оптический анализ : учеб. пособие для вузов, Горелик, С. С., 2002
• Теоретическая физика. Т.6: Гидродинамика, , 2006
• Физика полупроводников : учеб. пособие для вузов, Бонч-Бруевич, В. Л., 1977
• Электроны в неупорядоченных средах, Гантмахер, В. Ф., 2013

Рекомендуемая дополнительная литература

• Volovik, Grigory E.. The Universe in a Helium Droplet, Oxford University Press, Incorporated, 2003. ProQuest Ebook Central, https://ebookcentral.proquest.com/lib/hselibrary-ebooks/detail.action?docID=472399.
• Магнетизм : магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро-, и ферримагнетиков, Вонсовский, С. В., 1971
• Магнетизм и химическая связь, Гуденаф, Д., 1968
• Магнитные свойства и строение вещества, Дорфман, Я. Г., 1955
• Методы исследования микроэлектронных и наноэлектронных материалов и структур: сканирующая зондовая микроскопия. Часть 1/ФилимоноваН.И., КольцовБ.Б. - Новосиб.: НГТУ, 2013. - 134 с.: ISBN 978-5-7782-2158-1
• Сверхтекучесть и сверхпроводимость, Тилли, Д. Р., 1977
• Теория сверхтекучести, Халатников, И. М., 1971
• Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. Т. 1: ., Крупичка, С., 1976
• Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. Т. 2: ., Крупичка, С., 1976
• Цвелик, А. М. Квантовая теория поля в физике конденсированного состояния / А. М. Цвелик. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 320 с. — ISBN 5-9221-0237-0. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/2714 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Электронные процессы в некристаллических веществах. Т. 1: ., Мотт, Н., 1982
• Электронные процессы в некристаллических веществах. Т. 2: ., Мотт, Н., 1982

Авторы

• Тамеев Алексей Раисович
• Монахов Иван Сергеевич
• Каган Максим Юрьевич
• Попова Елена Арнольдовна