Физика твердого тела и твердотельная электроника введение

Вид материалаДокументы

Содержание


II. Тепловые свойства твердых тел
III. Физические свойства аморфных твердых тел
IV. Физические свойства диэлектриков
V. Магнитные свойства твердых тел
Подобный материал:





ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА И ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ
ЭЛЕКТРОНИКА


Введение

Основные задачи курса. Этапы развития твердотельной электроники. Роль микроэлектроники, ЭВМ и оптоэлектроники в научно-техническом прогрессе.

I. Механические свойства твердых тел.

Классификация твердых тел. Механические свойства твердых тел. Механические напряжения и деформации, математические модели их описания. Упругость, обобщенный закон Гука для изотропных и анизотропных сред. Пластические свойства кристаллических твердых тел.

II. Тепловые свойства твердых тел

Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга-Пти. Теория теплоемкости Эйнштейна. Теплоемкость по Дебаю с учетом фононной модели обмена энергией. Вклад свободных электронов в теплоемкость металлов. Общая зависимость теплоемкости от температуры. Тепловое расширение твердых тел.

Теплопроводность твердых тел. Теплопроводность диэлектриков с учетом модели рассеяния фононов друг на друге. Теплопроводность металлов. Модель Друде и Лоренца. Модель Зоммерфельда. Общая зависимость теплопроводности от температуры для металлов и диэлектриков.

Диффузия в твердых телах. Методы движения диссоциированных атомов по пространству твердого тела, движение дырок. Скорость движения вакансий. Механизм перемещения атомов по междоузлиям. Закон Аррениуса. Математические м методы описания процессов диффузии, законы Фика. Методы определения коэффициента диффузии и энергии активации.

III. Физические свойства аморфных твердых тел

Структура аморфных твердых тел. Радиальная функция распределения атомов – наличие только ближнего порядка. Экспериментальные данные по зонной структуре аморфных твердых тел. Особенности распределения плотности состояний N(E) при сильном рассеивании электронов на неоднородностях структуры аморфного вещества. Понятие локализованных и нелокализованных состояний.

Методы моделирования особенностей зонной структуры аморфных твердых тел. Модели Лифшица и Андерсена. Детальный анализ локализации Андерсена. Особенности распределения плотности состояний для аморфных диэлектриков, металлов и полупроводников и введение новых понятий границ зон. Многомерные модели нелокализованных квантовых состояний. Прыжковая проводимость.

Аморфные полупроводники. Классификация аморфных полупроводников. Особенности зонной структуры. Тип проводимости. Подвижность носителей. Влияние примесей на электрические свойства аморфных полупроводников. Оптические свойства. Применение аморфных полупроводников. Ксерография. Солнечные батареи.

IV. Физические свойства диэлектриков

Электрические свойства диэлектриков. Электропроводность – электронная, поляронная и ионная проводимости.

Поляризация диэлектриков. Общее описание. Электронная, Ионная и Дипольная упругая поляризация. Их физические механизмы и особенности. Особенности тепловой поляризации. Ионная, Электронная и Дипольная тепловые поляризации. Связь между диэлектрической проницаемостью и поляризуемостью. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты.

Особенности поляризации нецентросимметричных диэлектрических кристаллов. Пьезоэффект. Первичный и вторичный пироэффекты. Фотополяризация. Электреты. Сегнетоэлектрики. Диэлектрические потери.

V. Магнитные свойства твердых тел

Классификация магнетиков и их природа. Природа диамагнетизма. Природа парамагнетизма, теория Ланжевена и её модификации. Магнетоны Бора. Правило Хунда.

Диамагнетизм и парамагнетизм твердых тел. Классификация Ван-Флейка. Соотношение парамагнитной восприимчивости электронного газа и диамагнитной восприимчивости решетки в металлах.

Ферромагнетизм. Эксперимент Эйнштейна - Де Гааза. Теория Весса. Закон Кюри-Весса. Природа молекулярного поля. Опыт Дорфмана. Решения Френкеля и Гейзенберга. Общие выводы о природе ферромагнетизма – модель Гейзенберга. Спиновые волны.



Семестр

1

Контрольная работа

3

Домашнее задание

2

Коллоквиум

3

Курсовая работа

-

Экзамен

+

Зачет

1


ЛИТЕРАТУРА
  1. Павлов В.П. и др. Физика твердого тела. М., Высшая школа, 2000.
  2. Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела. М., Наука, 1978.
  3. Ч. Киттель. Квантовая теория твердых тел. М., Наука, 1967.
  4. Н. Ашкрофт и др. Физика твердого тела. Т1.,Т2. М.: Мир, 1979.
  5. Н. Мотт и др. Электронные процессы в некристаллических веществах. М., Мир, 1982


Лабораторные работы


1. Рентгеноструктурный анализ кристаллических твердых тел.

2. Особенности анализа рентгенограмм поликристаллических твердых тел.

3. Анализ рентгенограмм аморфных твердых тел. Построение радиальной функции распределения атомов.

4. Изучение физических основ эллипсометрии на примере Эллипсометра ЛЭФ-3М.

5. Измерение оптических параметров металлов, диэлектриков и полупроводников методом эллипсометрии.

6. Измерение неоднородности оптических параметров приповерхностных областей диэлектриков методом эллипсометрии.