ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА Строение твердых тел

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА
Строение твердых тел
Кристаллические и аморфные тела.
Кристаллическая структура (решетка, базис, операции симметрии,
типы решеток Браве).
Обозначение кристаллографических направлений и плоскостей в
кристалле. Рентгеноструктурный анализ.
Анизотропия кристаллов.
Классификация кристаллов по типам химических связей:
- ионные кристаллы (ионная (гетерополярная) связь);
- атомные кристаллы(ковалентная (гомеополярная) связь);
- металлические кристаллы (металлическая связь);
- молекулярные кристаллы (водородная связь).
Сопоставление различных типов связей. Ковалентная связь и
полупроводниковые свойства кристаллов.
Дефекты в кристаллах:
- междоузлия и вакансии;
- дефекты по Шоттки;
- дефекты по Френкелю;
- дислокации (краевые и винтовые);
- примеси внедрения и замещения.
Тепловые свойства твердых тел.
Силы, действующие между частицами твердого тела.
Характер теплового движения в кристаллах.
Гармоническое приближение:
- колебания цепочки одинаковых атомов (нормальные колебания
решетки, спектр нормальных колебаний);
- колебания в цепочке неодинаковых атомов;
- акустические и оптические колебания решетки;
- фононы.
Теплоемкость твердых тел.
- закон Дюлонга и Пти;
- квантовые теории теплоемкости (теория Эйнштейна, модель
Дебая).
Теплопроводность твердых тел. Роль ангармоничности колебаний.
Модель свободных электронов и ее применение к металлам.
Классическая электронная теория металлов (дрейфовая скорость,
длина свободного пробега).
Закон Видемана-Франца.
Противоречия классической электронной теории металлов.
Квантовая теория электронов в металле (энергия и температура
Ферми).
Теплоемкость металлов.
Элементы физической статистики.
Способы описания макроскопической системы (коллектива):
- термодинамический и химический потенциалы;
- статистический способ.
Вырожденные и невырожденные коллективы (классические и
квантовые статистики; функция распределения).
Число состояний для микрочастиц:
- фазовое пространство микрочастицы и его квантование;
- плотность состояний.
Функция распределения для невырожденного газа.
Функция распределения для вырожденного газа фермионов:
- распределение электронов в металле при абсолютном нуле;
- влияние температуры на распределение Ферми-Дирака;
Литература
1. 539.2 /Л-45
2. 537/ А-71
3. 621.37/ С-80
4. 621.38 / Ш-20
5. 539.2 / Б-33
6. 537/ Б-81
7. 620/С-41
- зависимость химического потенциала от температуры;
- снятие вырождения (невырожденный электронный газ.
Функция распределения для бозонов (фотонов и фононов).
Правила статистического усреднения.
Зонная теория твердых тел.
Энергетические уровни свободных атомов.
Обобществление электронов в металле (энергетические барьеры,
туннелирование, расщепление уровней).
Энергетические зоны электронов в кристалле:
- примеры образования энергетических зон;
- деление на металлы, полупроводники, диэлектрики.
Основы зонной теории:
- адиабатическое приближение;
- одноэлектронное приближение;
- теорема Блоха.
Модель Кронига-Пенни:
- анализ модели:
- зависимость энергии электрона от волнового вектора в
разрешенных зонах;
- зоны Бриллюэна в задаче Кронига-Пенни;
- ограниченность модели.
Эффективная масса электрона, квазиимпульс.
Собственные полупроводники. Понятие о дырках. Рекомбинация.
Проводимость в собственных полупроводниках.
Примесные полупроводники. Доноры и акцепторы. Примеры.
Равновесные концентрации свободных носителей заряда в
полупроводниках:
- уровень Ферми в полупроводниках;
- Зависимость концентрации свободных носителей от положения
уровня Ферми;
- концентрация носителей и положение уровня Ферми в
собственных полупроводниках;
- концентрация носителей и положение уровня Ферми в примесных
полупроводниках.
Электропроводность в полупроводниках.
Электропроводность невырожденного газа.
Подвижность носителей заряда и ее зависимость от температуры.
Собственная проводимость полупроводников и ее температурная
зависимость.
Примесная проводимость полупроводников и ее температурная
зависимость.
Определение типа проводимости полупроводника.
Эффект Холла в образце со смешанной проводимостью и его
температурная зависимость.
Неравновесные электроны и дырки.
Генерация и рекомбинация неравновесных носителей заряда. Виды
рекомбинации.
Биполярная генерация носителей заряда под действием света.
Фотопроводимость. Время жизни неравновесных носителей заряда.
Линейная и квадратичная рекомбинация.
Уравнение непрерывности.
Электронно-дырочные переходы. Механизмы выпрямления.
Диффузионный и дрейфовый токи.
Соотношение Эйнштейна.
Киттель Ч. Введение в физику полупроводников. М.: Наука, 1979.
Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. -М.: Энергия, 1962.
Стильбанс Л. Физика полупроводников .-М.: Сов. радио, 1967.
Шалимова К. Физика полупроводников.-М.: ВШ, 1976, 1985.
Башаров А. М., Маймистов В. А., Гридин В. А. Одномерные модели ФТТ. Модель Кронига-Пенни. -М.: МИФИ, 1988.
Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. -М.: Наука, 1990.
Случинская И.А Основы материаловедения и технологии полупроводников. -М.: МИФИ, 2002.