Modern Physics: Introduction to Solid State Physics

2024/2025

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

3

ECTS credits

Delivered at:

Faculty of Physics

Course type:

Compulsory course

When:

3 year, 2 module

Instructors

Glazkov, Vasiliy

Sosin, Sergey

Фазлижанова Дина Ильшатовна

Программа дисциплины

Аннотация

Целями изучения дисциплины являются: знакомство студентов с основными концепциями физики твердого тела (основы кристаллографии, коллективные степени свободы в кристаллах и их квантование, особенности поведения электронов внутри твёрдого тела); знакомство студентов с применяемыми в этой области физики методами исследования; овладение методами решения задач, описания физических явлений. Необходимыми для изучения дисциплины пререквизитами являются: квантовая механика термодинамика Курс изучается с использованием онлайн-компоненты. Включенной в курс онлайнкомпонентой является курс MIT на платформе EDX "Structure of Materials, Part 1: Fundamentals of Materials Structure" https://www.edx.org/course/structure-of-materials-part-1- fundamentals-of-materials-structure. Онлайн компонента изучается самостоятельно до начала курса, наличие сертификата об успешном освоении онлайн компоненты учитывается при формировании итоговой оценки.

Цель освоения дисциплины

• Целями изучения дисциплины являются: ● знакомство студентов с основными концепциями физики твердого тела (основы кристаллографии, коллективные степени свободы в кристаллах и их квантование, особенности поведения электронов внутри твёрдого тела); ● знакомство студентов с применяемыми в этой области физики методами исследования; ● овладение методами решения задач, описания физических явлений. Необходимыми для изучения дисциплины пререквизитами являются: ● квантовая механика ● термодинамика

Планируемые результаты обучения

• знает о следствиях возникновения туннельных эффектов в сверхпроводниках
• знает о существовании молекулярного поля и может оценить спиновые волны
• знает строение полупроводников
• знать и уметь применять теорию парамагнетизма Паули для решения задач
• знать основы кристаллографии и у меть решать задачи на данную тему
• умеет оценить условия возникновения двумерного электронного газа в гетероструктуре
• уметь определять закон дисперсии для электронов в приближении сильной и слабой связи.
• уметь оценить проводимость и теплопроводность металлов и диэлектриков
• уметь применять модель Дебая для решения задач

Содержание учебной дисциплины

• Основы кристаллографии. Колебания атомов в кристалле. Фононы, спектр фононов.
• Теплоемкость кристаллов. Модель Дебая
• Идеальный ферми-газ. Энергия и импульс Ферми. Теплоёмкость идального ферми-газа. Парамагнетизм Паули
• Электроны в кристалле.
• Кинетика электронов и фононов в кристалле. Проводимость и теплопроводность металлов и диэлектриков.
• Полупроводники. Электроны и дырки в полупроводнике.
• Зонные диаграммы контакта полупроводников. p-n переход и гетеростуктуры. Формирование двумерного электронного газа в гетероструктуре
• Основы сверхпроводимости.
• Основы физики магнетиков. Модель молекулярного поля. Спиновые волны

Элементы контроля

• Домашнее задание
• Экзамен
• Онлайн-компонент
• Контрольная работа

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 2nd module
  Формула оценивания: ИО=0.3 Дз+0.3 Кр+0.4 Экз, округление по арифметическим правилам. Если отсутствует положительный результат прохождения онлайн-компоненты, то итоговая оценка не может быть выше 8 баллов.

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• 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

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

Авторы

• Глазков Василий Николаевич
• Панкратова Елена Игоревна