We use cookies in order to improve the quality and usability of the HSE website. More information about the use of cookies is available here, and the regulations on processing personal data can be found here. By continuing to use the site, you hereby confirm that you have been informed of the use of cookies by the HSE website and agree with our rules for processing personal data. You may disable cookies in your browser settings.

  • A
  • A
  • A
  • ABC
  • ABC
  • ABC
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Regular version of the site

Ultra-low temperatures and low-dimensional systems

2024/2025
Academic Year
RUS
Instruction in Russian
6
ECTS credits
Delivered at:
Joint Department of Low Temperature Physics with the Kapitza Institute for Physical Problems (RAS)
Course type:
Compulsory course
When:
1 year, 1, 2 module

Instructor

Программа дисциплины

Аннотация

Целями освоения дисциплины «Сверхнизкие температуры и низкоразмерные системы» являются получение представления о современных реализациях низкоразмерных электронных систем, их энергетическом спектре, основных наблюдаемых в них явлениях, в том числе низкотемпературных и мезоскопических, включая квантовый эффект Холла, кулоновскую блокаду, когерентные явления, а также методами получения сверхнизких температур и основным явлениями при сверхнизких температурах. При этом из курса исключены все явления, связанные со сверхпроводимостью.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Формирование знаний о современных реализациях низкоразмерных электронных систем, их энергетическом спектре.
  • Формирование знаний о низкотемпературных и мезоскопических явлениях.
  • Формирование знаний о квантовом эффекте Холла, кулоновской блокаде и когерентные явления.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • умеет решать задачи на заданную тему
  • 1) Обзор основных методов получения сверхнизких температур. Рекордно низкие температуры. 2) Термометрия при сверхнизких температурах. 3) Криостат растворения 3Не-4Не. 4) Ядерное размагничивание. Примеры криостатов ядерного размагничивания. 5) Особенности измерений при сверхнизких температурах.
  • знает 1) Одномерная квантовомеханическая задача рассеяния. Коэффициенты отражения и пропускания. Вычисление потока. Формула Ландауэра. 2) Экспериментальные реализации одномерных каналов проводимости и квантовых точечных контактов. Критерии одномерности. 3) Некоторые свойства одномерных систем. 0.7 — особенность. Квазиодномерные системы. Неустойчивость одномерных Ферми-систем. Представление о жидкости Латтинджера. Примеры задач: 1) Определить величину дробового шума в квантовом точечном контакте
  • знает : 1) Представление о проводимости электронов в металле. Полукачественный вывод формулы Друде. Кинетическое уравнение. Формула Друде в полупроводниках. Много каналов проводивости и много каналов рассеяния. Правило Матиссена.
  • знает : 2) Проводимость в магнитном поле. Эффект Холла. Телопроводниость. Термо-ЭДС металлов и полупроводников. Процессы рассеяния. Температурные зависимости. 3) Формула Кубо. Расчет кинетических коэффициентов методами квантовой механики 4) Представление о проводимости в легированном полупроводнике. Прыжковый транспорт. 5) Аномальный эффект Холла в магнитных системах. Примеры задач: 1) Предсказать температурную зависимость проводимости гранулированного металла.
  • знает : Зонная структура твердых тел плотность состояний
  • знает квантовый эффект Холла и представление о топологических изоляторах
  • знает мезоскопические эффекты
  • знает ЯМР сверхтекучего гелия-3
  • знает: 1) Волновая функция электронов в квантовых ямах и квантовых проволоках. Полупроводниковые реализации квантовых ям. Приближение бесконечно глубокой ямы. Распределение Ферми. 2) Общие представления о полупроводниках. Расчет энергетического спектра квантоворазмерных структур: самосогласованное решение уравнений Пуассона и Шредингера. 3) Полупроводниковые приборы на основе квантово-размерных систем: резонансно туннельный диод, сверхрешетки, нанопроволоки, МОП-структуры.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Методы получения и измерения сверхнизких температур
  • Зонная структура твердых тел плотность состояний
  • Квантово-размерные структуры и графеноподобные системы
  • Диффузионный транспорт. Формула Друде, эффект Холла. Представления о вычислениях кинетических коэффициентов. Формула Кубо.
  • Баллистический транспорт. Формула Ландауэра. Точечный контакт и одномерный канал проводимости
  • Квантовый эффект Холла и представление о топологических изоляторах
  • ЯМР сверхтекучего гелия-3
  • Мезоскопические эффекты: слабая локализация, флуктуации, кулоновская блокада, эффект Аронова-Бома, незатухающие токи.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Домашнее задание
  • неблокирующий Контрольная работа
  • неблокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2024/2025 2nd module
    0.25 * Домашнее задание + 0.25 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • 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.

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Гантмахер, В. Ф. Электроны в неупорядоченных средах : учебное пособие / В. Ф. Гантмахер. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 232 с. — ISBN 5-9221-0578-7. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/2156 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Авторы

  • Панкратова Елена Игоревна
  • Кунцевич Александр Юрьевич