Рабочая программа дисциплины «Физика низкоразмерных структур»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Физика низкоразмерных структур»

Томск – 2005

I. Oрганизационно-методический раздел

1.  Цель курса

Цель курса – дать теоретические основы описания свойств наноструктур квантово-механическими методами.

2.  Задачи учебного курса

Задача курса – изложить основные представления о физических свойствах структур с пониженной размерностью. Изучение курса даст студенту знания об особенностях и современных моделях описания квазичастичных состояний в квантовых ямах, проволоках, точках, сверхрешетках.

3.  Требования к уровню освоения курса

Курс базируется на курсах физики твердого тела, физики полупроводников, квантовой механики, статистической физики, теории групп.

II. Содержание курса

Темы и краткое содержание

№	Тема	Содержание
1.	Электронные и фононные состояния в низкоразмерных структурах	Условия наблюдения квантово-размерных эффектов. Потенциал Кроннига-Пенни. Минизоны в сверхрешетках. Классификация сверхрешеток. Типы сверхрешеток. Композитные, модулированные сверхрешетки. Модели разрывов зон и барьера Шоттки. Комплексная зонная структура. Методы расчета. Комплексная зонная структура алмазоподобных соединений, зависимость от гетерограницы. Электронные состояния в квантовых ямах, проволоках, точках. Примесные состояния мелких центров в квантовых ямах. Энергетический спектр электронов в низкоразмерных структурах в присутствии постоянного магнитного поля. Штарковская локализация электронов в квантовых ямах сверхрешеток в сильном электрическом поле. Макроскопический и микроскопический подходы для описания колебательных состояний в сверхрешетках. Интерфейсные электронные и фононные состояния в гетероструктурах.
2.	Физические свойства сверхрешеток	Продольный и поперечный транспорт. ОДП в сверхрешетках. Оптические свойства квантовых ям и сверхрешеток. Влияние колебаний решетки, примесей и несовершенств гетерограницы на свойства гетроструктур. Квантовый эффект Холла. Феноменологические результаты. Условия наблюдения. Целочисленный эффект Холла, одноэлектронная теория, влияние беспорядка. Роль многоэлектронных корреляций в нецелочисленном эффекте Холла.
3.	Резонансное туннели-рование электронов в многобарьерных структурах	Туннелирование электронов через одну границу, один барьер, двухбарьерную структуру. Условия возникновения резонансных пиков. Методы матрицы перехода и рассеяния, их свойства. Формула Брейта-Вигнера. Модели сшивания волновых функций на границах. Квазистационарные состояния. Открытая квантовая яма, времена жизни резонансов, полуширина пика. Эффекты междолинного смешивания электронных состояний на гетерогранице. Фано-резонансы, их проявления в электрических и оптических характеристиках.

Примерная тематика рефератов, курсовых работ:

Влияние плавного интерфейсного потенциала на резонансное туннелирование электронов в многобарьерных квантовых структурах. Электронные состояния в нитридных структурах с учетом спонтанной поляризации и пьезоэффекта.

3. Модели спиновых свойств гетероструктур.

4. Методы расчета электронных состояний в квантовых точках.

III. Распределение часов курса по темам и видам работ

№ пп	Наименование темы	Всего часов	Аудиторные занятия (час)	Самостоя-тельная работа
в том числе
лекции	семинары	лаборатор. занятия
1	Электронные и фононные состояния в низкоразмерных структурах	17	12	3	-	2
2	Физические свойства сверхрешеток	14	10	2	-	2
3	Резонансное туннелирование электронов в многобарьерных структурах	17	12	3		2
	ИТОГО	48	34	8	-	6

IV. Форма итогового контроля

Экзамен

V. Учебно-методическое обеспечение курса

1. Рекомендуемая литература (основная):

1.  Полупроводниковые сверхрешетки. М.: Мир, 1989.

2.  Поверхности и границы раздела полупроводников. М.: Мир, 1990.

3.  Кульбачинский , одномерные, нульмерные структуры и сверхрешетки. М. 1998.

4.  , , Берегулин явления в полупроводниках и размерно-квантованных структурах. Санкт-Петербург, Наука, 2001.

5.  , , Рыков низкоразмерных систем. Наука, Санкт-Петербург, 2001.

6.  Ю П., Основы физики полупроводников. М. 2002.

2. Рекомендуемая литература (дополнительная):

1.  , , Борисов механика и макроскопические эффекты. М.: Изд-во МГУ, 1993.

2.  , Тимофеев эффект Холла. ФТП, т.20, N6, c., 1986.

3.  , , Сидоров полупроводники. Санкт-Петербург, Наука, 2001.

Автор

, к. ф.-м. н., доцент