Физика конденсированного состояния

Наименование дисциплины: Физика конденсированного состояния

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника

Профиль подготовки: Интегральная электроника и наноэлектроника

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Автор: к. ф-м. н., доцент, доцент кафедры микроэлектроники .

1. Целями освоения дисциплины «Физика конденсированного состояния» являются:

приобретение знаний и умений в соответствии с государственным образовательным стандартом, содействие созданию фундаментального образования, формированию мировоззрения в области интегральной электроники и наноэлектроники;

ознакомление студентов с основными физическими явлениями в конденсированных состояниях: с диффузией точечных дефектов, электропроводностью, поведением в электрических и магнитных полях; с закономерностями фазовых переходов; ознакомление студентов с методами изучения структуры и физических свойств, теоретическими моделями расчета электронного спектра в кристалле;

формирование научной основы для осознанного и целенаправленного использования свойств конденсированных систем, в первую очередь – полупроводников, при создании элементов, приборов и устройств микро и наноэлектроники;

расширение научного кругозора и эрудиции студентов на базе изучения фундаментальных результатов физики конденсированного состояния и способов практического использования свойств твердых тел;

развитие понимания взаимосвязи структуры и состава твердых тел, и многообразия их физических свойств;

овладение методами теоретического описания и основными теоретическими моделями твердого тела;

практическое овладение навыками постановки физического эксперимента по изучению свойств твердых тел и основными экспериментальными методиками;

создание основы для последующего изучения вопросов физики полупроводниковых приборов, включая элементы и приборы наноэлектроники, физики низкоразмерных систем, твердотельной электроники и технологии микро - и наноэлектроники.

2. «Физика конденсированного состояния» является дисциплиной базовой части профессионального цикла. Основывается на знаниях, полученных студентами при изучении математических дисциплин, а также курсов общей физики и теоретической физики. Вводным для изучения дисциплины «Физика конденсированного состояния» является курс «Основы кристаллографии и кристаллохимии».

Знания, умения и владения, полученные при изучении данной дисциплины, используются далее при изучении дисциплин профессионального цикла.

3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

основные приближения зонной теории, свойства блоховского электрона и особенности энергетического спектра электрона в кристалле, понятие эффективной массы, классификацию твердых тел на металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории;

особенности зонной структуры основных полупроводников, параметры зонной структуры, определяющие возможность и эффективность использования данного полупроводника для конкретных практических приложений;

физическую природу электропроводности металлов;

физическую природу магнетизма, основные типы магнетиков, фазовые переходы в магнетиках;

механизмы поляризации диэлектриков в электрических полях, природу электропроводности в диэлектриках, физическую сущность пьезоэлектрических свойств диэлектриков, механизмы пироэлектрических и сегнетоэлектрических явлений, фазовые переходы в сегнетоэлектриках;

свойства и основные типы сверхпроводников, основы макро - и микроскопической теории сверхпроводимости;

основные характеристики и свойства неупорядоченных и аморфных твердых тел и жидких кристаллов; основные экспериментальные методы изучения структуры, электрических и магнитных свойств твердых тел;

Уметь:

объяснять сущность физических явлений и процессов в конденсированных состояниях;

производить анализ и делать количественные оценки параметров физических процессов;

определять структуру простейших решеток по данным рентгеноструктурного анализа;

производить расчеты кинетических характеристик твердых тел в приближении свободного электронного газа;

определять тип фазового перехода в сегнетоэлектриках и ферромагнетиках.

Владеть:

методами описания механизмов взаимодействия электрического и электромагнитного поля с решеткой;

методами экспериментального определения электропроводности и концентрации носителей заряда в твердом теле, ширины запрещенной зоны, концентрации, подвижности, времени жизни, коэффициента диффузии носителей заряда в полупроводнике.

4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 252 часа.

5. Содержание дисциплины:

№ п/п	Раздел дисциплины
1	Введение.
2	Основные понятия теории симметрии кристаллов.
3	Методы исследования кристаллических структур.
4	Дефекты в твердых телах.
5	Механические свойства твердых тел.
6	Тепловые свойства твердых тел.
7	Диэлектрические свойства конденсированных состояний.
8	Электроны в металлах.
9	Основы зонной теории твердых тел.
10	Методы расчета энергетического спектра электрона в твердом теле.
11	Основы физики полупроводников
12	Магнитные свойства твердых тел.
13	Оптические свойства конденсированных состояний.
14	Сверхпроводимость твердых тел
15	Физические свойства некристаллических твердых тел

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1.  Давыдов твердого тела: Учебное пособие для студентов физ. спец. вузов. - М.: Наука, 1976.-639с.

2.  Физика твердого тела: учеб. пособие / под ред. , ; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль: 2009. – 260 с.

б) дополнительная литература:

1.  Физика твердого тела./ Т.1 М., Мир, 1979, 400 с.

2.  Физика твердого тела./ Т.2 М., Мир, 1979, 423 с.

3.  Блейкмор Дж. Физика твердого тела./ М., Мир, 1988, 608 с.

4.  , Физика твердого тела./ М., Высшая школа, 1977, 288 с.

5.  , Хунджуа по физике твердого тела: Принципы, строение, реальная структура, фазовые превращения. - М.: МГУ, 1988.-229с.

6.  и др. Основы физики твердого тела: Учебное пособие для вузов. - М.: Изд-во физ.-мат. лит, 2001.-336с.

7.  Введение в физику твердого тела: Пер. и / Под общ. ред. и др. - М.: Наука, 1978.-791с.

8.  , Хохлов твердого тела: Учебник для вузов - 3-е изд., стереотип. - М.: Высшая школа, 2000.-494с.

9.  , Хохлов твердого тела: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1985.-384с.

10.  Рудь и сегнетоэлектрические свойства кристаллических диэлектриков: метод. указания по выполнению лаб. работ. - Ярославль.: ЯрГУ, 2003.-44с.

11.  Рудь кристаллических диэлектриков: Учебное пособие. - Ярославль.: ЯрГУ, 1988.-79с.

12.  Физика твердого тела: Лабораторный практикум: в 2-х т.-2-е изд., испр./ Под ред. - Т.2: Физические свойства твердых тел. - М.: Высшая школа, 2001.-484с.

13.  Теория твердого тела. / М., Мир, 1972, 616 с.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

электронная библиотека.