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

Low-dimensional Electron Systems

2024/2025
Academic Year
RUS
Instruction in Russian
Delivered at:
Базовая кафедра «Наноэлектроника и фотоника» при Институте радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
Course type:
Compulsory course
When:
1 year, 1, 2 module

Instructor


Zabolotnykh, Andrey

Программа дисциплины

Аннотация

Исследования систем пониженной размерности являются одними из важнейших в современной физике конденсированного состояния и, несомненно, их изучение будет продолжаться и оставаться актуальным ещё не одно десятилетие. В связи с этим, возникает потребность в формировании у студентов понятия о системах пониженной размерности и некоторых, наиболее ярких, эффектов, которые в них исследуются, на что и направлен данный курс. В рамках курса будут даны базовые понятия о низкоразмерных системах в целом, с упором на транспортные свойства таких систем, отклик на внешнее электромагнитное излучение и возникновение коллективных (плазменных) колебаний.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • В курсе рассматриваются электронные свойства современных двумерных систем, таких как полупроводниковые квантовые ямы и гетероструктуры, мдп-структуры, двумерные кристаллы, а также проводящие тонкие пленки. Обсуждаются основные характеристики этих структур: подвижность, концентрация, электронное время рассеяния. Анализируется размерное квантование: волновые функции и электронный спектр в прямоугольной и квазитреугольной яме, двумерные подзоны, условия наблюдения размерного квантования. Рассматривается проводимость электронных систем в "классически" слабом (теория Друде) и классически сильном магнитном поле, дается качественное понятие о квантовом эффекте Холла. Рассматриваются различные электромагнитные волны в системах пониженной размерности, включая плазмоны в тонких пленках, поверхностные и двумерные плазмон-поляритоны.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знать, что такое низкоразмерные системы, уметь приводить примеры структур, в которых реализуются такие системы, знать их основные характеристики.
  • Знать о том, что такое низкоразмерные системы, уметь приводить примеры структур, в которых реализуются такие системы, знать их основные характеристики.
  • Уметь приводить примеры структур, в которых реализуются такие системы, знать их основные характеристики, знать о том, что такое низкоразмерные системы
  • Уметь получать спектры плазменных волн в различных системах: 3D плазма, граница раздела металл — диэлектрик, металлическая пленка, двумерная система.
  • Знать электронный спектр в сильном магнитном поле, иметь представление об эффекте Шубникова — де Гааза и целочисленном квантовом эффекте Холла.Уметь определить спектр (зависимость энергии от квантовых чисел) электрона в магнитном поле. Студент должен уметь выводить формулу Друде из кинетического уравнения
  • Студент должен уметь получать спектры плазменных волн в различных системах: 3D плазма, граница раздела металл — диэлектрик, металлическая пленка, двумерная система.
  • Студент должен уметь выводить формулу Друде из кинетического уравнения, знать электронный спектр в сильном магнитном поле, иметь представление об эффекте Шубникова — де Гааза и целочисленном квантовом эффекте Холла.
  • Научиться выводить формулу Друде из кинетического уравнения, знать электронный спектр в сильном магнитном поле, иметь представление об эффекте Шубникова — де Гааза и целочисленном квантовом эффекте Холла.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • . Общие сведения о низкоразмерных системах. Обзор структур, в которых возникают низкоразмерные системы: тонкие пленки, МДП-структуры, гетероструктуры и квантовые ямы, монослои слоистых материалов.
  • Размерное квантование: волновые функции и электронный спектр в прямоугольной яме, двумерные подзоны, условия наблюдения размерного квантования. Квантовые проволоки и квантовые точки.
  • Поглощение в структурах с квантовыми ямами. Понятие о 2D экситонах
  • Проводимость электронных систем в слабом магнитном поле (теория Друде). Эффект Холла.
  • Электронный спектр в сильном магнитном поле (уровни Ландау). Эффект Шубникова-де Гааза.
  • Понятие о целочисленном квантовом эффекте Холла. Влияние дефектов и беспорядка. Квазиклассическая перколяционная картина. Стандарт сопротивления
  • Плазменные колебания в 3D плазме. Понятие о геликонах.
  • Плазменные колебания в системах пониженной размерности
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа
    Контрольные работы будут состоять в письменном решении задач, аналогичных разобранным в курсе лекций
  • неблокирующий Зачет
    Устный зачет состоит в объяснении одного случайного пункта из программы.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2024/2025 2nd module
    1. В конце первого и второго модулей будут проведены контрольная работа и устный зачет. Контрольные работы будут состоять в письменном решении задач, аналогичных разобранным в курсе лекций. Устный зачет состоит в объяснении одного случайного пункта из программы. 2. За каждую контрольную работу и устный зачет можно получить от 0 до 2 баллов: 2 балла - задача решена и объяснена полностью правильно, 1.5 балла - решена, но с недочетами, 1 балл - задача решена, но существенными недочетами, 0.5 балла - задача не решена, но есть попытка решения или ответа на вопрос, 0 баллов - задача не решена и нет конструктивных попыток её решения. Итоговая оценка находится как сумма всех баллов за контрольные работы и зачеты плюс 2 балла.
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Физика полупроводников : учеб. пособие для вузов, Бонч-Бруевич, В. Л., 1977
  • Физика твердого тела. Т.1: ., Ашкрофт, Н., 1979
  • Физика твердого тела. Т.2: ., Ашкрофт, Н., 1979

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Введение в теорию полупроводников : учеб. пособие для вузов, Ансельм, А. И., 1978

Авторы

  • Панкратова Елена Игоревна
  • Зайцев-Зотов Сергей Владимирович