Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Конденсированного Состояния Для специальности 010701 Физика

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Кафедра теоретической физики

Учебно-методический комплекс по дисциплине

Физика Конденсированного Состояния

Для специальности 010701 Физика

Кемерово 2007

СОДЕРЖАНИЕ

  1. Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (Специальность 010701 – физика) к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы и к уровню подготовки выпускника по курсу «Физика Конденсированного Состояния».

  2. Примерная учебная программа курса,рекомендуемая УМО «Физика»

  3. Рабочая программа курса

  4. Методические рекомендации по изучению дисциплины для студентов

  5. Учебно-методические материалы

  6. Оценочные и диагностические средства итоговой государственной аттестации и учебно-методическое обеспечение их проведения.

  7. Электронный вариант всех документов.

Требования Государственного Образовательного Стандарта по дисциплине «Теория Функций Комплексного Переменного».

Согласно ГОС содержание курса должно отражать следующие основные положения дисциплины : адиабатический принцип Борна-Эренфеста. Состояния электронов в кристаллической решетке. Зоны Бриллюэна, энергетические зоны. Примеси, примесные уровни. Дефекты. Статистика носителей заряда. Неравновесные электроны и дырки. Рассеяние носителей заряда, проводимость и кинетические свойства диэлектриков, металлов и полупроводников. Квазичастицы. Акустические и оптические фононы, плазмоны, экситоны Френкеля и Ваннье. Конденсация бозонов. Сверхтекучесть. Электрон-фононные взаимодействия. Полярон Фрелиха. Взаимодействие света с кристаллической решеткой, поляритоны. Оптические свойства диэлектриков, металлов и полупроводников. Поверхностные состояния электронов. Состояния электронов в структурах с пониженной размерностью.

Примерная программа курса, рекомендуемая УМО «Физика»1

(http://foroff.phys.msu.ru/phys/programs/tm4.htm)

Введение Краткий исторический обзор развития физики полупроводников, значение полупроводниковых материалов в современной науке и технике. Предмет и содержание курса.

Упругие свойства кристаллов. Анализ упругих деформаций и напряжений. Модули упругости и уругие постоянные. Упругие волны в кубических кристаллах.

Тепловые колебания атомов кристаллической решетки. Колебания и волны в простой и сложной одномерных решетках. Колебания и волны в трехмерной кристаллической решетке. Квантование колебаний кристаллической решетки. Фононы.

Основы зонной теории твердого тела.Уравнение Шредингера для кристалла, одноэлектронное приближение. Зоны разрешенных значений энергии электрона в кристалле. Зоны Бриллюэна. Движение носителей заряда в кристалле под действием электрического поля, понятие эффективной массы, тензор обратной эффективной массы. Элементарная теория примесных состояний. Зонная структура некоторых полупроводников (германий, кремний, арсенид галлия).

Статистика электронов и дырок в твердом теле. Функция распределения в статистике Ферми-Дирака. Плотность квантовых состояний. Концентрация электронов и дырок. Положение уровня Ферми и концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике. Концентрация легких и тяжелых дырок в полупроводниках с вырожденными зонами (германий, кремний). Уравнение электронейтральности. Функция распределения носителей заряда по примесным состояниям. Температурная зависимость уровня Ферми и концентрации носителей заряда в полупроводнике, легированном одним типом примеси, и в компенсированном полупроводнике. Вырожденные и частично вырожденные полупроводники.

Кинетические явления в полупроводниках. Кинетическое уравнение Больцмана, приближение времени релаксации. Функция распределения электронов по энергиям в полупроводнике со стандартной зоной. Электропроводность невырожденного и вырожденного полупроводников со стандартной зоной. Проводимость многодолинного полупроводника. Температурная зависимость подвижности и электрической проводимости при различных механизмах рассеяния носителей заряда. Эффект Холла в полупроводниках со смешанной проводимостью. Магниторезистивный эффект. Термоэлектрические явления (термоэдс, эффекты Пельтье и Томсона)

Генерация и рекомбинация неравновесных носителей заряда. Равновесные и неравновесные носители заряда, квазиуровни Ферми. Скорость изменения концентрации носителей заряда в полупроводнике при биполярной генерации и межзонной рекомбинации. Изменение концентрации избыточных носителей заряда при включении и выключении внешнего ионизатора при низком и высоком уровне возбуждения, время жизни носителей заряда. Монополярная генерация, время релаксации Максвелла. Различные механизмы рекомбинации носителей заряда (излучательная, безизлучательная, ударная, плазменная и экситонная). Рекомбинация через рекомбинационные центры, зависимость времени жизни от положения уровня Ферми в полупроводнике и от температуры. Поверхностная рекомбинация, понятие о скорости поверхностной рекомбинации.

Диффузия и дрейф неравновесных носителей заряда в полупроводниках. Уравнение непрерывности. Соотношения Эйнштейна. Диффузия и дрейф неравновесных основных носителей заряда, длина экранирования. Диффузия и дрейф избыточных неосновных носителей заряда в примесном полупроводнике, длина затягивания и диффузионная длина. Диффузия и дрейф неравновесных носителей заряда в полупроводнике, близком к собственному, коэффициент биполярной диффузии, биполярная дрейфовая подвижность.

Оптические свойства полупроводников. Спектр отражения и спектр поглощения оптического излучения. Собственное поглощение света, прямые и непрямые переходы. Экситонное поглощение, поглощение свободными носителями заряда, примесное и решеточное поглощение. Фоторезистивный эффект, квантовый выход, коэффициент усиления. Зависимость фототока от интенсивности света, кинетика фототока.

Магнитные свойства твердых тел. Магнитные свойства атомов. Классификация твердых тел по магнитным свойствам.Диамагнетизм. Классическая теория диамагнетизма. Циклотронный резонанс, его практическое применение. Парамагнетизм. Классическая и квантовая теории парамагнетизма, электронный и ядерный парамагнитный резонанс, его практическое применение. Ферромагнетизм. Роль обменного взаимодействия в возникновении ферромагнетизма. Доменная структура ферромагнитных тел. Антиферромагнетизм. Ферримагнетизм. Магнитные спектры вещества.

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Кафедра теоретической физики

«Утверждаю»

Декан физического факультета

______________________

(подпись)

«____» ______________ 200_ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по курсу «Физика Конденсированного Состояния»

для специальности 010701 ФИЗИКА, ОПД._____

(шифр и наименование специальности, цикл и компонент ГОС ВПО)

факультет Физический

курс _________4__________ экзамен ____8_____

семестр ______8__________ (семестр)

лекции ______34__________ (часов) зачет ____________

практические занятия _108_ (часов) (семестр)

лабораторные ____________(часов)

самостоятельные занятия _42_(часов)

Всего часов ________184__________

Составитель:

д.ф.-м.н., профессор кафедры теоретической физики КемГУ, А.Б.Гордиенко

Кемерово, 2007

Рабочая программа составлена на основании примерной программы Томского государственного университета, «УМО Физика»

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

Протокол № ___ от «___» ________ 200__ г.

Зав. кафедрой _________________/ ____________./

(подпись, Ф.И.О.)

Одобрено методической комиссией

Протокол № ___ от «___» ________ 200 __ г.

Председатель___________________/Золотарев М.Л./

(подпись, Ф.И.О.)

Пояснительная записка

Курс «Физика Конденсированного Состояния» входит в состав общих естественнонаучных дисциплин, изучаемых на физическом факультете Кемеровского Государственного Университета.

Цель курса «Физика Конденсированного Состояния» состоит в систематическом изложении способов и методов применения основных принципов квантовой теории к исследованию свойств кристаллических твердых тел.

Основные навыки, которыми должен обладать студент: знать основные свойства протяженных систем, обусловленные квантовым характером взаимодействий, обладать навыками работы с объектами, которые характерны для рассматриваемых систем, включая прямое и обратное пространство, операции симметрии, многоэлектронные волновые функции, иметь представление о методах решения многоэлектронных задач, таких, как метод Хартри, Хартри-Фока, Теория Функционала Плотности, а также специальных методах решения задачи о расчете электронной структуры кристаллов, включая, в том числе, и их приближенные варианты – метод сильной связи, метод почти свободных электронов, метод эффективной массы. Указанные навыки должны служить основой для понимания физических основ таких явлений, как электрон-фононное взаимодействие, сверхпроводимость, а также широкого спектра оптических процессов в конденсированном состоянии.

Тематический план

Название и содержание разделов, тем, модулей

Объем часов

Формы контроля

Общий

Аудиторная работа

Самостоятельная работа

Лекции

Практические (или семинарские)

Лабораторные

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Введение. Основные понятия.

2

2

2

Основные положения физики твердого тела.

2

2

3

Квантовая задача многих тел.

2

2

4

Адиабатическое приближение.

2

2

5

Одноэлектронное приближение

2

2

6

Антисимметризованные волновые функции.

2

2

7

Теория Функционала Плотности

2

2

8

Метод Кона-Шэма.

2

2

9

Методы решения уравнений зонной теории.

2

2

10

Линейные методы.

2

2

11

Приближенные методы.

2

2

12

Электрон-фононное взаимодействие.

13

Электрон-фононное взаимодействие в ионных кристаллах.

2

14

Сверхпроводимость.

2

2

15

Сверхпроводимость: микроскопическая теория .

2

2

16

Оптические свойства кристаллов.

17

Квантовая теория оптических свойств кристаллов

Итого:

36

  1. Учебно-методический комплекс по дисциплине Политология Специальность

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс «Политология» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования / Основной образовательной программой по специальностям 010700.
  2. Учебно-методический комплекс по дисциплине Квантовая теория Для специальности 010701 Физика

    Учебно-методический комплекс
    Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (Специальность 010701 – физика) к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы и к уровню подготовки выпускника по
  3. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика атома и атомных явлений»

    Учебно-методический комплекс
    Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (Специальность 010701 – физика) к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы и к уровню подготовки выпускника по
  4. Учебно-методический комплекс по дисциплине Оптика для специальности 010701 "Физика"

    Учебно-методический комплекс
    I. Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (специальность 010701 "Физика") к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы и к уровню подготовки
  5. Учебно-методический комплекс по дисциплине Спектроскопия твердого тела Дисциплина входит в цикл сдм

    Учебно-методический комплекс
    Рабочая программа составлена на основании: Государственного образовательного стандарта направления 010701 Физика, утвержденного в 2 г., учебного плана подготовки магистров направления 010700(510400) Физика конденсированного состояния
  6. Учебно-методический комплекс по дисциплине История и методология физики и производства дисциплина входит в цикл

    Учебно-методический комплекс
    Актуальность и значимость курса. «История и методология физики и производства» является одной из первых дисциплин, читаемых магистрам. Актуальность дисциплины заключается в том, что обучающиеся знакомятся с наиболее значительными достижениями
  7. Учебно-методический комплекс по дисциплине Иностранный язык (английский) (название дисциплины) (1)

    Учебно-методический комплекс
    языковая компетенция - овладение новыми языковыми средствами в соответствии с темами и сферами общения в области наук, навыками оперирования этими средствами в коммуникативных целях; систематизации языковых знаний,
  8. Учебно-методический комплекс по дисциплине опд. Ф. 015 Теоретическая физика: Квантовая теория

    Учебно-методический комплекс
    Дуализм явлений микромира, дискретные свойства волн, волновые свойства частиц. Принцип неопределенностей. Принцип суперпозиции Наблюдаемые и состояния.
  9. Учебно-методический комплекс по дисциплине методы электронной теории твердого тела дисциплина входит в цикл сдм. Ф

    Учебно-методический комплекс
    Дисциплина «Методы электронной теории твердого тела» строится на основе современных представлений электронной теории твердых тел, которая в последние годы находит широкое применение в исследовании физических свойств материалов благодаря

Другие похожие документы..