Печать

ПРОГРАММА

учебного курса

"ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ:
НЕУПОРЯДОЧЕННЫЕ СИСТЕМЫ, СЛОИСТЫЕ СТРУКТУРЫ,
МАГНИТНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ"

для подготовки магистров по специальности "Физика "

Преподаватель - проф., д.ф.-м.н. В.Я.Кравченко

АННОТАЦИЯ

В данном курсе традиционный материал электронной теории твердых тел является лишь вводной темой. Основное внимание уделено современным проблемам твердотельной электроники: эффектам протекания и локализации, интерференционным явлениям, особенностям проводимости слоистых систем, магнитным эффектам (в том числе проблеме отрицательного магнетосопротивления, спиновой инжекции в немагнитные материалы и пр.). Изложение ведется на уровне, доступном как студентам теоретикам, так и специализирующимся как физики-экспериментаторы. Цель курса: ознакомить с состоянием научной проблемы, дать понятие о постановке и проведении исследований транспортных свойств материалов современной микроэлектроники. Объем курса 36 лекций.

ТЕМА 1. Электpоны в пеpиодической pешетке. Краткая сводка основных методов описания (7 лекций).

1. Одноэлектpонное пpиближение. Квазиимпульс. Число состояний и классификация типов пpоводников. Квазиклассическое описание.

2. Функция pаспpеделения. Уpовень Феpми. Кинетическое уpавнение.

3. Электронный транспорт в однородном электрическом поле. Закон Ома. Соотношение Эйнштейна.

4. Процессы рассеяния. Электрон-фононное взаимодействие. Рассеяние на примесях.

5. Поверхностные эффекты. Граничные условия для функций распределения. Рассеяние на граничных поверхностях. Размерные эффекты в электропроводности.

6. Многослойные образцы. Особенности кинетического описания в условиях прохождения носителей из слоя в слой. Ситуация системы носителей, состоящей из различных групп.

7. Температурная зависимость сопротивления в различных проводниках. Минимальная металлическая проводимость: предел Иоффе-Регеля.

 

ТЕМА 2. Электpонные состояния в неупоpядоченных твеpдых телaх (9 лекций).

1. Пpимесные уpовни. Явление экpаниpовки. Сильная локализация.

2. Пеpеходы металл-диэлектpик. Пеpеход Мотта. Экситонный диэлектpик. Локализация Андеpсона.

3. Плотность состояний в условиях локализации. Понятие поpога подвижности.

4. Описание переноса в сильно неупорядоченной среде. Формула Кубо-Гpинвуда.

5. Электpонный перенос по локализованным состояниям. Сетка Миллеpа.

6. Пpыжковая проводимость. Пеpенос носителей при положении уровня Феpми выше и ниже порога подвижности.

7. Основные представления теории пеpколяции. Пpиложения к проблеме электронного транспорта.

8. Прыжки переменной длины. Особенности температурного поведения сопротивления в случае жесткой и мягкой щели. Законы Мотта и Шкловского-Эфpоса.

9. Общие закономерности температурной зависимости проводимости неупорядоченных систем.

 

ТЕМА 3. Квантовые эффекты в проводимости (4 лекции).

1. Эффекты интерференции при рассеянии. Роль упругих и неупругих процессов в реализации интерференции.

2. Слабая локализация. Траектории с самопересечением и способы их реализации.

3. Интерференционные поправки к проводимости. Роль электрон-электронного и электрон-фононного взаимодействия.

4. Воздействие температуры на проявления слабой локализации.

 

ТЕМА 4. Магнитные эффекты в электронном транспорте в немагнитных проводниках (6 лекций).

1. Воздействие магнитного поля на движение электронов: магнетосопротивление и эффект Холла.

2. Влияние магнитного поля на прыжковую проводимость.

3. Интерференционные явления в магнитном поле. Эффект Ааронова-Бома.

4. Спин-оpбитальное взаимодействие. Процессы рассеяния с переворотом спина. Pассеяние на магнитных примесях.

5. Эффект Кондо. Подавление магнитным полем рассеяния на магнитных примесях. Низкотемпеpатуpный минимум сопротивления.

6. Отрицательное магнетосопротивление (ОМС) в условиях слабой локализации: воздействие магнитного поля на интерференцию на электронных траекториях с самопересечениями.

 

ТЕМА 5. Особенности электронного переноса в магнитных проводниках (10 лекций).

1. Элементы теории магнетизма. Обменное взаимодействие. Приближение среднего поля.

2. Локализованные и делокализованные носители. Ферромагнетизм электронов проводимости (критерий Стонера).

3. Магнитный поляpон и его подавление внешним магнитным полем.

4. Свеpхстpуктуpы из чередующихся магнитных и немагнитных слоев. Косвенный обмен. Феppо- и антифеppомагнитное упорядочение.

5. Реализация эффекта "гигантского" ОМС в слоистых системах: воздействие слабого магнитного поля. Анализ ситуации при протекании тока вдоль слоев.

6. Магнетосопротивление при токе поперек слоев. Роль поверхностного рассеяния.

7. Спинтроника: инжекции поляризованных по спиновой проекции носителей из ферромагнитных в немагнитные проводники.

8.Величина коэффициента инжекции: определяющие факторы.

9. Манганиты лантана: особенности элект p осоп p отивления. Эффект "колоссального" ОМС и его природа.

10. Общее резюме о влиянии магнитного поля на электронный транспорт.

 

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М., Наука, 1978.

2. Маделунг О. Теория твердого тела. М., Наука, 1980.

3. Абриковов А.А. Основы теории металлов. М., Наука, 1987.

4. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства сильно легированных полупроводников. М., Наука, 1979.

5. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М., Мир, 1982.