Теория процессов переноса в твердых телах
 +7 (495) 939-20-03
 kofms@phys.msu.ru

Спецкурсы

Теория процессов переноса в твердых телах

Введите что-нибудь для фильтрации.

Лектор

Владимир Николаевич Манцевич

кафедра физики полупроводников и криоэлектроники

Профессор, д.ф.-м.н.

Аннотация

Цель курса — дать практические знания в области процессов переноса в твердых телах, полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах. Исследование таких эффектов вылилось в последние годы в формирование отдельной области современной физики конденсированного состояния — электронный и спиновый транспорт. Задача курса — расширить кругозор студентов, познакомив их с одним из прорывных и наиболее важных и востребованных направлений современной физики, а также на примере исследований транспортных явлений — дать студентам необходимый теоретический аппарат для расчета вольт-амперных характеристик полупроводниковых структур малых размеров при наличии в системах сильного межчастичного взаимодействия, научить решать задачи по анализу транспортных свойств. В курсе рассматриваются также основные экспериментальные методики исследования электронного и спинового транспорта. Приводится краткий обзор возможных применений транспортных явлений в приборах, включая устройства памяти и устройства обработки информации (квантовых вычислений).

Программа курса

  1. Введение в теорию переноса.
    Понятие о полупроводниковых наноструктурах, методы формирования и примеры экспериментов по исследованию особенностей электронного транспорта.
  2. Отличительные свойства полупроводниковых наноструктур и подходы, используемые для описания особенностей электронного транспорта.
    Подход, основанный на уравнения движения, диаграммная техника Келдыша, подход, основанный на интеграле столкновений.
  3. Диаграммная техника.
    Правила построения диаграмм для различных типов взаимодействия. Учет кулоновского взаимодействия, электрон-фононного взаимодействия.
  4. Самосогласованное описание неравновесной кинетики в туннельных полупроводниковых наноструктурах.
    Протекание тока через одиночную примесь, через систему взаимодействующих примесных состояний или квантовых точек.
  5. Электронный транспорт в полупроводниковых наноструктурах.
    Роль кулоновского взаимодействия. Эффект кулоновской блокады. Электрон-фононное взаимодействие.
  6. Роль спина в системах малых размеров.
    Эффект Кондо. Спиновая блокада. Спин-зависимое туннелирование.
  7. Баллистический транспорт.
    Условия для баллистического транспорта, рассеяние в контактах. Формула Ландауэра — Буттикера.
  8. Квантовый эффект Холла.
    Целочисленный квантовый эффект Холла, дробный квантовый эффект Холла. Роль примесей и дефектов.
  9. Шум в низкоразмерных полупроводниковых системах.
    Низкочастотный шум. Дельта-коррелированный шум. Махановский шум и сингулярности. Исследование свойств системы с помощью изучения шумовых характеристик.
  10. Методы экспериментального исследования особенностей электронного транспорта в полупроводниковых наноструктурах.
    Сканирующая туннельная микроскопия, Атомно-силовая микроскопия.
  11. Одноэлектронный транспорт.
    Одноэлектронный транзистор. Отрицательная туннельная проводимость.
  12. Наноэлектронные устройства.
    Сверхбыстрые зарядовые переключатели. Устройства динамической памяти. Зарядовые насосы и турникеты. Микросенсоры и излучатели.

Литература

Основная

  • Й. Имри, Введение в мезоскопическую физику. М: Физматлит, 2004.
  • Л.В.Келдыш. Диаграммная техника для неравновесных процессов. ЖЭТФ. 47,1515 (1964).
  • А.А. Абрикосов, Л.П. Горьков, И.Е. Дзялошинский, Методы квантовой теории поля в статистической физике. М: Физматлит, 1962.
  • Н.Н. Герасименко, Ю.Н. Пархоменко, Кремний - материал наноэлектроники. Методы исследования структуры вещества, М: Техносфера, 2007.
  • П.И. Арсеев, Н.С. Маслова, В.Н. Манцевич, Основы процессов туннелирования в наноструктурах. М: МГУ, 2013
  • В.Л. Миронов, Основы сканирующей зондовой микроскопии. Н.-Н. РАН “Институт физики микроструктур”, 2004
  • А.Я. Шик, Л.Г. Бакуева, С.Ф. Мусихин, С.А. Рыков, Физика низкоразмерных систем. СПб.: Наука, 2001.
  • Ю., Мануэль Кардона «Основы физики полупроводников», Москва, Физматлит, 2002 (пер. с английского)
  • Л.Е. Воробьев, Е.Л. Ивченко, Д.А. Фирсов, В.А. Шалыгин «Оптические свойства наноструктур», Издательство Наука, Санкт-Петербург, 2001

Дополнительная

  • Granular electronic systems// Review of modern physics №79, p.469-518, 2007.
  • Anomalous transport in mesoscopic inhomogeneous two-dimensional electron systems at low temperature. // Phys.Rev.B . v.82, p.035310, 2010.
  • Influence of microstructure on the transitions between mesoscopic thin film morphologies in ballistic diffusive models // Phys.Rev.B . v.81, p.011140, 2010.
  • Localized and extended states in a disordered trap// Phys.Rev.Lett. v.106, p.040601, 2011.
  • Coherent control of localization, entanglement and state superpositions in a double quantum dot with two electrons// Phys.Rev.B . v.79, p.035326, 2009.

Другие спецкурсы программы