Учебные курсы кафедры Физика Твердого Тела

Название курса Количество
часов
Преподаватель
Физика твердого тела 116 проф. А.Г.Гуревич
Физика полупроводников и полупроводниковых приборов 153 доц. П. Н. Брунков
Физика сверхпроводников 68 проф. В.В.Леманов
Физика сегнетоэлектриков 51 проф. В.В.Леманов
Физика магнетиков 51 проф. В.А.Боков
Физика аморфных полупроводников и проводящих полимеров 68 проф. К.Д.Цендин
Физика поверхности 85 проф. К.Д.Цэндин
Туннельные явления 136 проф. Р.А.Сурис
Введение в теорию групп 51 проф. К.Д.Цэндин
Оптика твердого тела 68 проф. А.А.Липовский
Квантовая электроника 68 проф. А.А.Липовский
Магнитоэлектроника 51 проф. В.А. Боков
Основы технологии 34 проф. А.В. Бобыль
Современные технологии 102 проф. А.В. Бобыль
Физико-химические основы планарной технологии полупроводников 68 проф. А.В. Бобыль
Рост кристаллов 68 проф. С.П.Никаноров
Введение в материаловедение 68 проф. Ю.В.Трушин
Материаловедение 102 проф. Ю.В.Трушин
Материаловедение. Физика твердого тела 51 проф. Ю.В.Трушин
Практическая диагностика твердых тел и твердотельных микроструктур 119 проф. С.Г.Конников
Физическая кристаллография 68 проф. Р.Н.Кютт
Рентгеновские и электронно-микроскопические методы исследования 85 проф. Р.Н.Кютт
Кластеры в физике твердого тела и их применение 136 проф. А.Я.Вуль
Обработка результатов экспериментов 51 ст. преп. В.Д.Петриков
Информатика 119 ст. преп. В.Д.Петриков

На страницу кафедры

ФИЗИКА МАГНЕТИКОВ

Содержание курса

1. Введение. История развития учения о магнетизме. Магнитные свойства атомов. Строение электронных оболочек атомов. Правило Хунда. Магнитные моменты свободных атомов.

2. Влияние кристаллического поля. Снятие орбитального вырождения кристаллическим полем. Расщепление уровней 3d - электрона в кристаллическом поле кубической симметрии. Высокоспиновые и низкоспиновые состояния. Замораживание орбитального момента. Влияние спин-орбитального взаимодействия.

3. Диамагнетизм и парамагнетизм. Теория парамагнетизма Ланжевена, Закон Кюри. Учет пространственного квантования. Функция Бриллюэна. Парамагнетизм Ван-Флека. Парамагнетизм электронов проводимости.

4. Ферромагнетизм. Теория молекулярного поля Вейсса. Термодинамическая теория ферромагнитного фазового перехода. Обменное взаимодействие и молекула водорода, как классический пример проявления обменного взаимодействия. Модель Гайзенберга. Косвенное обменное взаимодействие.

5. Антиферромагнетизм. Теория молекулярного поля двухподрешеточного антиферромагнетика. Зависимость магнитной восприимчивости от температуры выше и ниже точки Нееля. Критические поля опрокидывания и схлопывания магнитных подрешеток.

6. Ферримагнетизм. Теория молекулярного поля двухподрешеточного неелевского ферримагнетика. Температурная зависимость магнитной восприимчивости и возможные варианты температурных зависимостей намагниченности. Точки компенсации.

7. Ферриты. Ферриты со структурой шпинели и граната, гексаферриты.

8. Возникновение неколлинеарной магнитной структуры в сильном магнитном поле.

9. Магнитная симметрия.

10. Магнитная анизотропия и магнитострикция. Природа явлений и их феноменологическое описание.

11. Слабый ферромагнетизм. Пьезомагнитный и магнитоэлектрический эффекты.

12. Индуцированные магнитным полем магнитные фазовые переходы.

13. Доменная структура. Причины образования доменов. Однодоменные частицы и суперпарамагнетизм. Методы наблюдения доменов. Структура доменных стенок Блоха и Нееля. Линии и точки Блоха. Скрученная доменная стенка.

14. Процессы намагничивания. Уравнение Ладау и Лифшица. Движение доменной стенки. Критическая скорость. Скорость насыщения. Магнитный гистерезис. Виды магнитной проницаемости. Область Релея. Закон приближения к насыщению.

15. Цилиндрические домены (ЦМД). Стабильность полосового и цилиндрического магнитных доменов. Гиротропная сила. Движение цилиндрических магнитных доменов.Принцип памяти на ЦМД.Магнитооптическая запись информации.

16. Магнитные резонансы. Ферромагнитный резонанс. Влияние дисcипации энергии, размагничивающего поля и магнитной анизотропии. Ферри – и антиферромагниный резонансы.

17. Спиновые волны. Электродинамика плоских электромагнитных волн в ферримагнетике. Магнитостатические волны и устройства на них. Магноны.

 

Рекомендуемая литература

Основная

Дополнительная

Программу составил :

Боков В.А. - профессор, доктор физ.-мат. наук.


МАГНИТОЭЛЕКТРОНИКА

Содержание курса

1. Введение. История развития учения о магнетизме. Магнитные свойства атомов. Строение электронных оболочек атомов. Правило Хунда. Магнитные моменты свободных атомов.

2. Влияние кристаллического поля. Снятие орбитального вырождения кристаллическим полем. Расщепление уровней 3d - электрона в кристаллическом поле кубической симметрии. Высокоспиновые и низкоспиновые состояния. Замораживание орбитального момента. Влияние спин-орбитального взаимодействия.

3. Диамагнетизм и парамагнетизм. Теория парамагнетизма Ланжевена, Закон Кюри. Учет пространственного квантования. Функция Бриллюэна. Парамагнетизм Ван-Флека. Парамагнетизм электронов проводимости.

4. Ферромагнетизм. Теория молекулярного поля Вейсса. Термодинамическая теория ферромагнитного фазового перехода. Обменное взаимодействие и молекула водорода, как классический пример проявления обменного взаимодействия. Модель Гайзенберга. Косвенное обменное взаимодействие.

5. Антиферромагнетизм. Теория молекулярного поля двухподрешеточного антиферромагнетика. Зависимость магнитной восприимчивости от температуры выше и ниже точки Нееля. Критические поля опрокидывания и схлопывания магнитных подрешеток.

6. Ферримагнетизм. Теория молекулярного поля двухподрешеточного неелевского ферримагнетика. Температурная зависимость магнитной восприимчивости и возможные варианты температурных зависимостей намагниченности. Точки компенсации. Возникновение неколлинеарной магнитной структуры в сильном магнитном поле.

7. Ферриты. Ферриты со структурой шпинели и граната, гексаферриты.

8. Магнитная анизотропия и магнитострикция. Природа явлений и их феноменологическое описание.

9. Слабый ферромагнетизм. Пьезомагнитный и магнитоэлектрический эффекты.

10. Доменная структура. Причины образования доменов. Однодоменные частицы и суперпарамагнетизм. Методы наблюдения доменов. Структура доменных стенок Блоха и Нееля. Линии и точки Блоха. Скрученная доменная стенка.

11. Процессы намагничивания. Уравнение Ладау и Лифшица. Движение доменной стенки. Критическая скорость. Скорость насыщения. Магнитный гистерезис. Виды магнитной проницаемости. Область Релея. Закон приближения к насыщению.

12. Цилиндрические домены (ЦМД). Стабильность полосового и цилиндрического магнитных доменов. Гиротропная сила. Движение цилиндрических магнитных доменов.

13. Устройства памяти на ЦМД.Магнитооптическая запись информации.

14. Динамическая и статическая магнитная память.

15. Магнитные резонансы. Ферромагнитный резонанс. Влияние дисcипации энергии, размагничивающего поля и магнитной анизотропии. Ферри – и антиферромагниный резонансы.

16. Спиновые волны. Электродинамика плоских электромагнитных волн в ферримагнетике.

17. Магнитостатические волны и устройства на них. Магноны.

 

Рекомендуемая литература

Основная

Дополнительная

Программу составил :

Боков В.А. - профессор, доктор физ.-мат. наук.


ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ

Содержание курса

1) Полупроводниковое производство.

Этапы полупроводникового производства: производство пластин, обработка подложек, изготовление фотошаблонов. Классификация литографических процессов. Этапы имплантации, диффузии, сборки, герметизации в корпусе, контроля технологии и параметров БИС (тестовые группы). Планарные технологии биполярного и полевого транзисторов, диодов, резисторов, МДП- конденсаторов, приборов с зарядовой связью, светодиодов, лазеров, мембранных структур. Комплиментарные МОП-интегральные микросхемы. Этапы технологического процесса изготовления БИС-микросхем.

2) Современные тенденции микроэлектроники.

Информационная среда и закон Мура. Стандартизация полупроводниковых приборов и оборудования их производства. Перспективы промышленного производства на основе Si, A3B5, металлических, сверхпроводниковых пленок на Si. Альтернативные пути наноэлек-троники и процессы самоорганизации. Проблемы разработки носителей информации. Распределенные электромагнитные системы: от СВЧ к видимому диапазону волн.

3) Техника высокого вакуума.

Конструкционные материалы, коррозийная стойкость, газовыделение. Оборудование вакуумного напыления, вакуумные посты, давление переключения.. Типы насосов: механические форвакуумные (пластинчато-статорные, -роторные, насос Рутса), пароструйные (диффузионные), сорбционные, ионосорбционные, турбомолекулярные. Техника безопасности. Барботирование и утилизация отходов. Предельно допустимые нормы, порог восприятия, взрывоопасность, сигнальное оборудование.

 

Рекомендуемая литература

Основная

Дополнительная

Программу составил: Профессор кафедры физики твердого тела, д.ф.м.н. Бобыль А.В.


СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Содержание курса

Введение.

Бинарные системы с химическими соединениями в твердой фазе. Правило валентности соединений AnBm. Интерметаллические соединения. Соединения с переменным составом. Бертоллиды. Тройные и четверные твердые растворы замещения. Правило фаз Гиббса. Модель идеальных растворов, коэффициент активности. Закон действующих масс. Хемоэпитаксия, гетероэпитаксия и правило Юма-Розери.

2) Диаграммы фазовых равновесий.

Термодинамические потенциалы. Фигуративные точки, линии солидуса и ликвидуса, нода, конода, диаграммы состояния и их построение. Изоморфные диаграммы плавкости, простая эвтектика, перитектика, предел растворимости. Диаграммы с промежуточной фазой, низкотемпературное расслоение. Диаграммы химических соединений с конгруэнтным и инконгруэнтным плавлением.

3) Бинарные диаграммы.

Топология диаграмм и энергия смешивания. Расслоение твердых фаз. Способы построения диаграмм. Полиморфизм. Изобарические сечения Р-Т-х. Правило натянутой нити. Купол спинодального распада и закон Вегарда. Частичная твердофазная растворимость. Характер равновесия: эвтектоидное, монотектическое, перетектическое, синтектическое, метатектическое. Спинодальный распад жидкой и твердой фаз. Порядок-беспорядок в превращениях I и II рода.

4) Тройные диаграммы.

Вертикальные и горизонтальные сечения, изотермы ликвидуса. Тройные системы при наличии бинарных соединений. Р-Т-х диаграммы AB соединений с преобладающим давлением в паровой фазе компоненты B (типа GaAs). Изобарические сечения. Типы диаграммы металл-AB (МАB) : AB-, MA-, MB- доминирующие. Диаграммы типа Pd-Ga-As, Ti-SiO2, W-SiO2. Триангуляция системы Si-O-Al.

5) Мартенситный переход и другие примеры.

Фазовая диаграмма Fe-C. Пакетный и пластинчатый мартенсит. Диаграмма шпинель-корунд. Бинарное сечение CaO-SiO2 в тройной системе Ca-Si-O. Субсолидусные порошки CaO-Al2O3-SiO2 и типы цементов.

6) Атомарно-молекулярные процессы кристаллизации и структура пленок.

Изотропная, анизотропная, сингулярная, вицинальная и диффузная поверхности. Точечные и размерные дефекты на поверхности. Механизмы процессов кристаллизации. Фазовые переходы на поверхности. Механизмы формирования и структура пленок. Теория капелярности. Зародышеобразование. Миграция, истощение и коалесценция кластеров. Гранулярная структура пленок и покрытий. Аморфные пленки.

Тонкие пленки.

1) Введение.

Классификация нанесения по признакам вещества (испарение, электрохимия, бомбардировка), среды (жидкофазная, газофазная, молекулярно-пучковая) и подложки (конденсация, химическая реакция, выпаривания, электрохимия, имплантация). Испарение в вакууме. Соотношение Кнудсена. Способы очистка подложки. Химическое осаждение.

Типы травления эпитаксиальных структур (химическое, ионное, плазменное реактивное) и элементы характеризации. Геометрические параметры. Определение толщины гравиметрическим методом. Рентгеноспектральный микроанализ. Рентгенодифракция. Сканирующая и просвечивающая микроскопия.

2) Эпитаксия и гетероэпитаксия.

Структурные аспекты эпитаксиальных пленок. Несоответствие параметров решеток и дефекты эпитаксиальных пленок. Эпитаксия полупроводниковых соединений. Методы осаждения эпитаксиальных пленок: жидко-, газофазная, молекулярно-пучковая эпитаксии. Рост и характеризация. Тройные твердые растворы. Ширина зоны и постоянные решетки A3B5 соединений. Комбинации соединений с соответствующими параметрами решетки и разрывы зон. Градиентные переходы. Свойства напряженного интерфейса. GaAs на Si.

3) Жидкофазная эпитаксия.

Неизотермические условия. Изотермические условия: смешивание, испарение растворителя. Эпитаксия при охлаждении насыщенных растворов, подпитки из твердой, жидкой и газовой фаз. Эпитаксия в температурном поле. Коэффициенты пересыщения, испарения, конденсации и аккомодации. Коэффициент Лэнгмюра. Расчет фазовых равновесий. Активность компонент в растворе и расплаве. Ликвидус системы Ga-As и область гомогенности GaAs. Неравновесная кристаллизация. Аппаратура жидкостной эпитаксии. Закрытый метод.

4) Физические методы осаждения и распыления.

Физика и химия испарения и осаждения. Толщина пленки, однородность и чистота. Аппаратура: конструкции испарителей и ростовых камер. Электронно-лучевое испарение. Светящийся разряд, плазма и типы камер. Процессы в плазме. Взаимодействие ионов с поверхностью при распылении. Распыление растворов. Радиочастотное, магнетронное и реактивное распыление. Гибридные и модифицированные физические методы. Осаждение пучка ионизированных кластеров.

5) Химические методы осаждения и распыления.

Типы реакций: пиролиз, восстановление, окисление, нитриды, карбиды. Химический перенос. Термодинамика химического осаждения. Транспорт газа. Кинетика роста. Системы газофазной эпитаксии: высоко- и низкотемпературные камеры. Плазмо- и лазерно- стимулированное осаждения. Газофазная эпитаксия металлорганических соединений.

6) Интердиффузия и реакции в пленках. Механические свойства.

Диффузия по обьему, границам блоков, в электрическом поле. Разрушение металлических контактов к полупроводникам. Силициды и диффузионные барьеры. Диффузия в процессе роста пленок. Эластичность и пластичность пленок. Способы измерения: наноинтендер. Внутреннее напряжение. Эффекты релаксации напряженных пленок. Термоциклирование. Энергия адгезии. Тестирование адгезии.

7) Металлургические и защитные покрытия.

Сверхтвердые материалы. Специфика осаждения. Микротвердость растворов. Многослой-ные покрытия. Шкала твердости и способы ее измерения. Трибология пленок и покрытий. Инструментальные покрытия. Диффузионные, защитные и термические покрытия.

8) Окисление Si и газофазная эпитаксия изолирующих пленок.

Кинетика и факторы, влияющие на окисление. Пассивация окисла хлором. Перераспределение примеси при окислении. Свойства Si-SiO2 интерфейса. Нанесение и травление изолирующих слоев. Напряжения в SiO2 пленках.

9) Металлизация и фазовые диаграммы.

Правило рычага на диаграмме Ge-Si. Эвтектические системы Au-Si, Al-Si, Pb-Sn. Металлизация силлицидами Pt-Si, Ti-Si. Правило рычага на тройной диаграмме. Взаимодействие в системах металл- SiO2 , металл-GaAs. Диаграммы типа Pd-Ga-As.

10) Реакций в силлицидах, алюминатах и диффузионные барьеры.

Многослойная металлизация Ni-Ni2Si. Формирование алюминатов. Взаимодействие в системах Al-Pd2Si, Al-Au. Типы диффузионных барьеров : контактной деградации, гетерирующий, аморфный.

11) Литография.

Фоторезисты. Принцип действия и состав. Фотолитографическое оборудование. Разрешение, ширина линии, дисторсия и функция модуляции передачи. Ионная, электронная и рентгеновская литографии. Мягкая литография. Изготовлени матриц из селиконовой резины. Этапы и способы формирования приборного рельефа. Примеры тестовых микроструктур.

12) Сборка и упаковка.

Разрезка пластин и монтаж БИС на радиаторе. Проволочная пайка контактов. Пайка с планарной разводкой. Типы упаковки. Сенсор напряжения. Ошибки радиационной природы. Электромиграция в межсоединениях.

Физические методы осаждения.

1) Плазма тлеющего разряда.

Формирование плазмы в диоде постоянного и переменного тока. Режимы травления и стимулированной газофазной эпитаксии. Режим метастабильной плазмы. Плазма в магнитном поле. Магнетроны. Источники на основе циклотронного резонанса. Источник ионов Кауфмана. Диагностика плазмы.

2) Процессы термического испарения.

Этапы формирования потока, транспорта и осаждения. Проволочные и ленточные нагреватели. Индукционный и электроннолучевой нагрев. Термоионный режим холодной и горячей плазмы. Режим дугового разряда. Специфика технологии проводящих и диэлектри-ческих пленок, защитных покрытий. Таблица режимов, материалов и скорости осаждения.

3) Молекулярно-пучковая эпитаксия (MBE).

Классификация методов MBE. Эпитаксия с газовыми источниками (MOMBE), с контро-лируемой фазой (phase-loked), послойная (ALE MBE), с имплантацией ионов (FIBI MBE).

Реконструкция поверхности, переходные слои, прерывание роста, использование импульсных пучков. Легирование при MBE. MBE на Si. Методы контроля роста: дифракция электронов, эллипсометрия. Контроль легирования. Источники атомных и молекулярных пучков. Режимы испарения : идеальный, Лэнгмюра, Кнудсена. Конструкции источников. Модули MBE установки: загрузочный, подготовки подложек, ростовой, металлизации, транспортный, аналитический. Модульная линейка технологических процессов. Требования к оборудованию и качеству подложки.

4) Осаждение пленок в плазме катодной дуги.

Конструкции камер, мишеней. Катодное пятно и параметры ионных пучков, потоков частиц. Скорость эррозии мишени. Осаждение в реактивной среде. Износостойкие и декоративные покрытия.

Химические методы осаждения.

1) Термическая газофазная эпитаксия (VPE).

Органометаллические соединения. Реакции на поверхности Si. Типы VPE реакторов и конвекционные потоки в них. VPE изолирующих покрытий. Селликатные стекла. VPE элементарных полупроводников и соединений. VPE металлических пленок (вольфрам, тантал, алюминий, группы железа).

2) Органометаллическая газофазная эпитаксия (OMVPE).

OMVPE реакторы и системы. Распределения газового потока и температуры. Физические свойства OM исходных компонент. Механизмы газофазных и приповерхностных реакций. Гомо- и гетероэпитаксия, псевдоморфный рост. Контролируемое и неконтролируемое (фоновое) легирование.

3) Фотохимическая газофазная эпитаксия.

Фототермические и фотохимические процессы. А3-алкилы, B5-гидриды. Фотодиссоциация и фотоионизация. Вторичные оптически-управляемые реакции. Типы реакторов и оптических источников. Эпитаксия металлов: А2, А3, А4, А5 и группы железа. Элементарные полупроводники, бинарные и тройные соединения. Диэлектрики.

4) Золь-гель покрытия.

Химия тетраэтилортоселиката (TEOS). Фазовый золь-гель переход. Окислы. Этапы формирования пленок. Оптические, электрические, образивные, диффузионно-пористые, защитные, пористые покрытия.

Комбинированные методы осаждения.

1) Плазмо-стимулированное газофазное осаждение (PECVD).

Неравновесный тлеющий разряд. Типы реакторов. Осаждение диэлектрических пленок. Аморфные и поликристаллические Si пленки. Эпитаксиальный рост. Осаждение алмаза и металлов группы железа.

2) Газофазного осаждения в метастабильной (remote) плазме.

Осаждение в тлеющей области и вблизи нее. Оборудование и типы камер осаждения. Многокамерная система. Осаждение SiO2 , гидрогенированного аморфного и микрокристаллического Si. Осаждение субокислов SiOx (x<2) и субнитридов SiNx (x< 4/3). Осаждение элементарных полупроводников и соединений.

3) Локальное осаждение (selected area processing - SAP).

Использование оптических и атомных пучков в режимах травления и осаждения. Источники и оборудование. Контроль размеров. Активация подожки и реагентов. Управление кинетикой зародышеобразования и роста.

Рекомендуемая литература

Основная

Дополнительная

Программу составил:

Профессор кафедры физики твердого тела, д.ф.м.н. Бобыль А.В.


ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЛАНАРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Содержание курса

1) Введение.

Бинарные системы с химическими соединениями в твердой фазе. Правило валентности соединений AnBm. Интерметаллические соединения. Соединения с переменным составом. Бертоллиды. Тройные и четверные твердые растворы замещения. Правило фаз Гиббса. Модель идеальных растворов, коэффициент активности. Закон действующих масс. Хемоэпитаксия, гетероэпитаксия и правило Юма-Розери.

2) Полупроводниковое производство.

Этапы полупроводникового производства: производство пластин, обработка подложек, изготовление фотошаблонов. Классификация литографических процессов. Этапы имплантации, диффузии, сборки, герметизации в корпусе, контроля технологии и параметров БИС (тестовые группы). Планарные технологии биполярного и полевого транзисторов, диодов, резисторов, МДП- конденсаторов, приборов с зарядовой связью, светодиодов, лазеров, мембранных структур. Комплиментарные МОП-интегральные микросхемы. Этапы технологического процесса изготовления БИС-микросхем.

3) Техника высокого вакуума.

Конструкционные материалы, коррозийная стойкость, газовыделение. Оборудование вакуумного напыления, вакуумные посты, давление переключения.. Типы насосов: механические форвакуумные (пластинчато-статорные, -роторные, насос Рутса), пароструйные (диффузионные), сорбционные, ионосорбционные, турбомолекулярные. Техника безопасности. Барботирование и утилизация отходов. Предельно допустимые нормы, порог восприятия, взрывоопасность, сигнальное оборудование.

4) Диаграммы фазовых равновесий.

Термодинамические потенциалы. Фигуративные точки, линии солидуса и ликвидуса, нода, конода, диаграммы состояния и их построение. Изоморфные диаграммы плавкости, простая эвтектика, перитектика, предел растворимости. Диаграммы с промежуточной фазой, низкотемпературное расслоение. Диаграммы химических соединений с конгруэнтным и инконгруэнтным плавлением.

5) Бинарные диаграммы.

Топология диаграмм и энергия смешивания. Расслоение твердых фаз. Способы построения диаграмм. Полиморфизм. Изобарические сечения Р-Т-х. Правило натянутой нити. Купол спинодального распада и закон Вегарда. Частичная твердофазная растворимость. Характер равновесия: эвтектоидное, монотектическое, перетектическое, синтектическое, метатектическое. Спинодальный распад жидкой и твердой фаз. Порядок-беспорядок в превращениях I и II рода.

6) Тройные диаграммы.

Вертикальные и горизонтальные сечения, изотермы ликвидуса. Тройные системы при наличии бинарных соединений. Р-Т-х диаграммы AB соединений с преобладающим давлением в паровой фазе компоненты B (типа GaAs). Изобарические сечения. Типы диаграммы металл-AB (МАB) : AB-, MA-, MB- доминирующие. Диаграммы типа Pd-Ga-As, Ti-SiO2, W-SiO2. Триангуляция системы Si-O-Al.

7) Мартенситный переход и другие примеры.

Фазовая диаграмма Fe-C. Пакетный и пластинчатый мартенсит. Диаграмма шпинель-корунд. Бинарное сечение CaO-SiO2 в тройной системе Ca-Si-O. Субсолидусные порошки CaO-Al2O3-SiO2 и типы цементов.

8) Атомарно-молекулярные процессы кристаллизации и структура пленок.

Изотропная, анизотропная, сингулярная, вицинальная и диффузная поверхности. Точечные и размерные дефекты на поверхности. Механизмы процессов кристаллизации. Фазовые переходы на поверхности. Механизмы формирования и структура пленок. Теория капелярности. Зародышеобразование. Миграция, истощение и коалесценция кластеров. Гранулярная структура пленок и покрытий. Аморфные пленки.

9) Тонкие пленки. Эпитаксия и гетероэпитаксия.

Классификация нанесения по признакам вещества (испарение, электрохимия, бомбардировка), среды (жидкофазная, газофазная, молекулярно-пучковая) и подложки (конденсация, химическая реакция, выпаривания, электрохимия, имплантация). Испарение в вакууме. Соотношение Кнудсена. Способы очистка подложки. Химическое осаждение. Типы травления эпитаксиальных структур (химическое, ионное, плазменное реактивное) и элементы характеризации. Геометрические параметры. Определение толщины гравиметрическим методом. Рентгеноспектральный микроанализ. Рентгенодифракция. Сканирующая и просвечивающая микроскопия. Структурные аспекты эпитаксиальных пленок. Несоответствие параметров решеток и дефекты эпитаксиальных пленок. Эпитаксия полупроводниковых соединений. Методы осаждения эпитаксиальных пленок: жидко-, газофазная, молекулярно-пучковая эпитаксии. Рост и характеризация. Тройные твердые растворы. Ширина зоны и постоянные решетки A3B5 соединений. Комбинации соединений с соответствующими параметрами решетки и разрывы зон. Градиентные переходы. Свойства напряженного интерфейса. GaAs на Si.

10) Жидкофазная эпитаксия.

Неизотермические условия. Изотермические условия: смешивание, испарение растворителя. Эпитаксия при охлаждении насыщенных растворов, подпитки из твердой, жидкой и газовой фаз. Эпитаксия в температурном поле. Коэффициенты пересыщения, испарения, конденсации и аккомодации. Коэффициент Лэнгмюра. Расчет фазовых равновесий. Активность компонент в растворе и расплаве. Ликвидус системы Ga-As и область гомогенности GaAs. Неравновесная кристаллизация. Аппаратура жидкостной эпитаксии. Закрытый метод.

11) Физические методы осаждения и распыления.

Физика и химия испарения и осаждения. Толщина пленки, однородность и чистота. Аппаратура: конструкции испарителей и ростовых камер. Электронно-лучевое испарение. Светящийся разряд, плазма и типы камер. Процессы в плазме. Взаимодействие ионов с поверхностью при распылении. Распыление растворов. Радиочастотное, магнетронное и реактивное распыление. Гибридные и модифицированные физические методы. Осаждение пучка ионизированных кластеров.

12) Химические методы осаждения и распыления.

Типы реакций: пиролиз, восстановление, окисление, нитриды, карбиды. Химический перенос. Термодинамика химического осаждения. Транспорт газа. Кинетика роста. Системы газофазной эпитаксии: высоко- и низкотемпературные камеры. Плазмо- и лазерно- стимулированное осаждения. Газофазная эпитаксия металлорганических соединений.

13) Интердиффузия и реакции в пленках. Механические свойства.

Диффузия по обьему, границам блоков, в электрическом поле. Разрушение металлических контактов к полупроводникам. Силициды и диффузионные барьеры. Диффузия в процессе роста пленок. Эластичность и пластичность пленок. Способы измерения: наноинтендер. Внутреннее напряжение. Эффекты релаксации напряженных пленок. Термоциклирование. Энергия адгезии. Тестирование адгезии.

14) Металлургические и защитные покрытия.

Сверхтвердые материалы. Специфика осаждения. Микротвердость растворов. Многослой-ные покрытия. Шкала твердости и способы ее измерения. Трибология пленок и покрытий. Инструментальные покрытия. Диффузионные, защитные и термические покрытия.

15) Окисление Si и газофазная эпитаксия изолирующих пленок.

Кинетика и факторы, влияющие на окисление. Пассивация окисла хлором. Перераспределение примеси при окислении. Свойства Si-SiO2 интерфейса. Нанесение и травление изолирующих слоев. Напряжения в SiO2 пленках.

16) Металлизация и фазовые диаграммы.

Правило рычага на диаграмме Ge-Si. Эвтектические системы Au-Si, Al-Si, Pb-Sn. Металлизация силлицидами Pt-Si, Ti-Si. Правило рычага на тройной диаграмме. Взаимодействие в системах металл- SiO2 , металл-GaAs. Диаграммы типа Pd-Ga-As.

17) Реакций в силлицидах, алюминатах и диффузионные барьеры.

Многослойная металлизация Ni-Ni2Si. Формирование алюминатов. Взаимодействие в системах Al-Pd2Si, Al-Au. Типы диффузионных барьеров : контактной деградации, гетерирующий, аморфный.

Рекомендуемая литература

Основная

Дополнительная

Программу составил:

Профессор кафедры физики твердого тела, д.ф.м.н. Бобыль А.В.


ФИЗИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Содержание курса

1. Статистика носителей заряда в полупроводниках. Собственные и примесные полупроводники. Водородоподобная модель примесного центра. Понятие о сильном легировании. Современные физические методы легирования полупроводников.

2. Механизмы рассеяния в полупроводниках. Подвижность носителей заряда и механизмы рассеяния в наиболее широко применяемых полупроводниках.

3. Кинетические явления в полупроводниках.

4. Оптические явления в полупроводниках. Механизмы поглощения электромагнитного излучения в полупроводниках.

5. Механизмы рекомбинации в полупроводниках. Излучательная и безизлучательная рекомбинация.

6. Фотоэлектрические эффекты в полупроводниках. Принципы работы и основные параметры полупроводниковых приемников излучения.

7. Гетероструктуры. Гетероструктуры как современный элемент зонной инженерии. Структуры с пониженной размерностью электронного газа.

8. Структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) как одна из основных структур современной полупроводниковой электроники. Эффект поля. Кремниевые МДП структуры. Принцип работы структур с зарядовой связью.

9. Контактные явления в полупроводниках. Приборы с барьером Шоттки.

10. Современные методы определения основных параметров полупроводников.

11 Отрицательная дифференциальная проводимость (ОДП) в полупроводниках. S-образная ВАХ собственного полупроводника в условиях саморазогрева. Устойчивость в электрической цепи, применения. Другие механизмы возникновения ОДП

12 Зависимость скорости дрейфа электронов от электрического поля в кремнии и арсениде галлия. Условия появления ОДП. Объемный заряд в полупроводниках с ОДП Эффект Ганна. Режимы колебаний Генераторы Ганна

13. Энергетическая диаграмма р-п перехода. Поле, заряды и токи в переходе. Р-п переход при обратном смещении. Ток. Ширина области объемного заряда. Распределение носителей.

14. Рп-переход при прямом смещении ВАХ р-п перехода Инжекция. Распределение носителей в области перехода.

15. Емкость р-п перехода Переходные процессы в р-п переходе.

16. Принцип действия полевого транзистора (ПТ). Основные типы ПТ. Модель Шокли для ПТ с р-п переходом. ВАХ и крутизна ПТ.

17. Быстродействие ПТ. Пути увеличения быстродействия. Насыщения скорости носителей в канале ПТ.

18. Гетероструктурные ПТ с высокой подвижностью электронов.

19. Принцип действия биполярного транзистора (БТ). Основные параметры. Факторы, влияющие на коэффициент передачи тока БТ. Быстродействие БТ. Высокочастотные параметры БТ. Эквивалентная схема БТ.

20. Гетероструктурные БТ. Принципы повышения коэффициента усиления и граничной частоты. Основные конструкции ГБТ.

21. Полупроводниковые лазеры. Принцип действия. Порог генерации. Эффективность. Спектры. Модуляция.

Рекомендуемая литература

Основная

  1. В.И.Фистуль. Введение в физику полупроводников. М. Высшая школа, 1984.
  2. К.Зеегер. Физика полупроводников. М.Мир, 1977.
  3. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов, (в двух книгах) М.Мир.1984,
  4. Г. Е. Пикус. Основы теории полупроводниковых приборов. Наука,М.1965.
  5. В.Л.Бонч-Бруевич, С.Г.Калашников. Физика полупроводников. Наука,М.1990.
  6. В.В.Пасынков, Л.К.Чиркин. Полупроводниковые приборы. Лань,СПб.2001.

Дополнительная

  1. Дж. Блекмор. Статистика электронов в полупроводниках.
  2. П. С. Киреев. Физика полупроводников. М. Высшая школа, 1966.
  3. А. И. Ансельм. Введение в теорию полупроводников. М., Л-д, 1962.
  4. Р. Смит. Полупроводники. Второе издание. М. Мир., 1982.
  5. Т. Мосс, Г Баррел, Б. Эллис. Полупроводниковая оптоэлектроника. М.Мир, 1979.
  6. М. Шур Современные приборы на основе арсенида галлия. М.Мир,1991.
  7. Х. Кейси, М. Паниш. Лазеры на гетероструктурах. М., Мир 1981.

Программу составил:

Брунков П.Н


ПРАКТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА

Содержание курса

«Введение в практическую диагностику твердых тел и твердотельных структур». Обсуждаются основные физические и физико-химические параметры и характеристики различных типов твердых тел, в том числе твердотельных наноструктур. Кратко рассматриваются современные высокие технологии, нанотехнологии в физике твердого тела и твердотельных структур пониженной размерности. Дается понятие практической диагностики и диаграммы состав – структура – свойства.

«Основные направления практической диагностики». Обсуждаются четыре основные направления диагностики: диагностика элементного, фазового и химического состава, диагностика реальной структуры, диагностика электрофизических и оптических параметров и характеристик, диагностика геометрических параметров.

«Современные физические методы практической диагностики их классификация по направлениям». Представлена классификация методов по направлениям диагностики. Дается краткая характеристика современных аналитических методов диагностики. Современные аналитические методы классифицируются по основным направлениям диагностики.

«Диагностика элементного, фазового, и химического состава». Подробно обсуждается физическая сущность, аппаратурные, методические, методологические возможности, метрологические параметры и характеристики методов определения состава.

«Диагностика параметров реальной структуры твердых тел и твердотельных наноструктур». Рассматриваются современные методы определения постоянной кристаллической решетки, коэффициентов термического расширения, деформаций напряжений, типа, концентрации, локализации дефектов, установления степени упорядочения, измерения параметров ближнего порядка.

«Диагностика электрофизических и оптических параметров». Обсуждаются современные локальные методы определения электрофизических и оптических параметров полупроводников и полупроводниковых структур на их основе.

«Диагностика геометрических параметров». Рассматриваются методы диагностики геометрических параметров. Обсуждаются возможности определения ширины и шероховатости интерфейса в различных типах гетероструктур, измерения геометрических параметров структур пониженной размерности.

«Концепция комплексной диагностики в современной нанотехнологии». Обсуждается концепция комплексной диагностики твердого тела и твердотельных наноструктур нового поколения.

Рекомендуемая литература

Основная

  1. Л.Фельдман, Д.Майер. Основы анализа поверхности и тонких пленок. Москва, «Мир», 1989, 342 стр.
  2. Д.Вудроф, Т.Делчар. Современные методы исследования поверхности. Москва, «Мир», 1989, 568 стр.
  3. Основы аналитической электронной микроскопии. Под редю Ж.Дж.Грена, Дж.Гольдштейна и др., Москва, «Металлургия», 1990, 583 стр.
  4. С.Г.Конников. Количественная растровая электронная микроскопия. Учебное пособие, СПб ГТУ, 1999.
  5. Рыков С.А. Сканирующая зондовая микроскопия полупроводниковых материалов и наноструктур. СПб, «Наука», 2000, 60 с.

Дополнительная

  1. В.Т.Черепин. ионный микрозондовый анализ. «Наукова Думка», 1992.
  2. Количественный электронно-зондовый микроанализ. Под ред. В.Скотта, Г.Лава. Москва, «Мир». 1981.
  3. Н.С.Маслов, В.И.Панов. Сканирующая туннельная микроскопия атомной структуры, электронных свойств и поверхностных реакций. «Успехи физ.наук», 1989, т.157, № 1, с.185-195.
  4. Р.В.Ведринский, И.И.Гегузин. рентгеновские спектры поглощения твердых тел. Москва. «Энергоатомиздат», 1991, 184 стр.

Программу составил:

Зам.зав.кафедры ФТТ, д.ф.м.н., профессор, член-корр.РАН – Конников Самуил Гиршевич.


РЕНТГЕНОВСКИЕ И ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Содержание курса

Раздел 1. Кинематическая теория рассеяния рентгеновских лучей. (9 час.)

Рассеяние рентгеновских лучей электроном, атомом, факторы рассеяния, дисперсионные поправки. Интерференционная функция Лауэ и ее свойства. Распределение интенсивности дифракции в обратном пространстве, сфера Эвальда. Многоволновая дифракция, диаграммы Реннингера. Амплитуда отражения одной атомной плоскостью. Геометрия дифракции (брэгговская, лауэвская, некомпланарная, симмеричные и асимметричные схемы). Брэгговская дифракция от тонкого кристалла, кривые отражения и интегральное отражение. Учет фотоэлектрического поглощения. Структурные факторы. Метод определения полярности грани кристалла. Влияние температуры на дифракцию, факторы Дебая-Валлера простого и сложного кристалла. Противоречия кинематической теории и границы ее применения. Мозаичные кристаллы и понятие о первичной и вторичной экстинкции.

Раздел 2. Динамическая теория дифракции (12 час.)

Преломление рентгеновских лучей. Динамическая дифракция по Дарвину, кривая отражения идеального кристалла. Вывод основных уравнений динамической теории Лауэ, их свойства, связь между Фурье-компонентами поляризуемости и структурным фактором. Одноволновой и двухволновой случаи. Дисперсионная поверхность, амплитуды и фазы дифрагированных волн. Граничные условия для волновых векторов и амплитуд электромагнитного поля. Направление потоков энергии в кристалле Решение основных уравнений для случая двух сильных волн. Отражение от толстого слабопоглощающего кристалла, коэффициент первичной экстинкции. Волновое поле на атомных плоскостях и методы стоячих волн. Брэгговская и лауэвская дифракция от тонкого непоглощающего кристалла. маятниковые решения. Pendellosung плоской и сферической волны, метод прецизионного определения структурных факторов. Связь между динамической и кинематической теориями. Учет поглощения в динамической теории. Влияние поглощения на динамическую дифракцию в геометрии Брэгга. Поглощение в трансмиссионной геометрии и эффект Бормана, факторы, влияющие на коэффициент аномального поглощения, форма кривых отражения и прохождения в зависимости от толщины кристалла. Разница интегральных отражательных способностей по динамической и кинематической теории в геометриях Брэгга и Лауэ.

Раздел 3. Интегральные методы исследования дефектов в кристаллах (2 час.)

Влияние точечных дефектов. их скоплений, дислокаций на интегральную отражательную способность. Экспериментальные результаты. Описание методов.

Раздел 4. Основы рентгеновской дифрактометрии (4 час)

Однокристальный и двухкристальные схемы дифрактометров. Влияние дисперсии, параллельная и антипараллельная схемы двухкристального дифрактометра. Свертка кривых отражения. Диаграммы ДюМонда, типы монохроматоров, получение собственных кривых отражения. Трехкристальный дифрактометр. Точка (область) наблюдения, связь между углами поворота образца и анализатора и координатами обратного пространства. Моды сканирования, получение контуров распределения интенсивности в обратном пространстве,.

Раздел 5. Измерение параметров решетки и деформаций. (6 час.)

Абсолютное измерение параметра решетки по методу Бонда и трехкристальному методу. Схемы относительного измерения параметров решетки. Деформация поверхностных слоев и ее определение из двухкристальных кривых отражения. Использование асимметричной геометрии для определения перпендикулярного и параллельного несоответствия параметров решеток, релаксация поверхностных слоев.Получение профиля распределения деформации по глубине кристалла из брэгговских кривых. Формы кривых отражения для различных поверхностных структур. Определение структурных параметров многослойных структур и сверхрешеток. Распределение интенсивности дифракции от многослойных структур в обратном пространстве. Методы исследования наноструктур .

Раздел 6. Исследование статистических ансамблей дефектов. (6 час)

Влияние статистически распределенных дефектов на картину дифракции по Кривоглазу. Дефекты первого и второго класса. Статический фактор смещений для различных типов дефектов. Динамическая теория Дедерикса. Диффузное рассеяние и получение параметров дефектов дефектов. Методы измерения диффузного рассеяния. Дислокационные ансамбли и уширение дифракционных кривых Исследование дефектной структуры эпитаксиальных систем из двумерного распределения интенсивности в обратном пространстве.

Раздел 7. Интерференционные явления и их использование.(4 час)

Интерференционные методы определения структурных факторов. Рентгеновская интерферометрия и ее использование. Полосы Муара.

Раздел 8. Рентгеновская топография. (4 час)

Влияние плавных полей деформаций на рентгеновскую дифракцию (основные положения теории Като-Такаги). Механизмы топографического контраста. Методы и схемы рентгеновской топографии. Моделирование топографических изображений.

Разжел 9. Дифракция электронов (4 часа)

Параметры электронной дифракции. Дифракция быстрых и медленных электронов. Основные представления о формировании элетронно- микроскопического изображения. Контраст от дефектов на электронных микрограммах

Рекомендуемая литература

Основная

  1. В.И.Иверонова, Г.П.Ревкевич Теория рассеяния рентгеновских лучей Изд. МГУ, 1976 г
  2. З.Г.Пинскер. Рентгеновская кристаллооптика. Москва, Наука, 1982 г.

Дополнительная

  1. Дифракционные и микроскопические методы в материаловедении (Сборник статей под редакцией С.Амелинкса). Москва, Металлургия, 1984
  2. Р.Джеймс. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей. Москва, Изд. Иностранной литературы. 1950.

Программу составил:

Р.Н.Кютт, профессор, докт. физ.-мат. наук


ФИЗИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ

Содержание курса

Введение

Кристалическое состояние твердых тел. Отличительные признаки кристаллов.

Раздел 1. Основы геометрической кристаллографии

Пространственная решетка, узлы кристаллической решетки, вектора трансляции. Элементарная ячейка и ее параметры. Обозначения узлов, направлений и узловых плоскостей в пространственной решетке, индексы Миллера. Основные элементы симметрии кристаллов. Семь сингоний и их параметры. Ячейки примитивные и с базисом. Решетки Бравэ, число узлов в элементарной ячейке. Индексы Миллера для гексагональных осей. Понятие о плотной упаковке, формы пустот, примеры плотноупакованных структур. Обратная решетка и ее свойства. Основные формулы геометрической кристаллографии. Понятие о стереографической проекции. Элементы симметрии точечной группы, их индексное и графическое обозначение. Точечные группы и их обозначения. Винтовые оси и плоскости скользящего отражения, общие представления о пространственных группах. Понятие о структурном типе и примеры наиболее распространенных структур.

Раздел 2. Основные факторы, определяющие структуру кристаллов. Координационное число и многогранник. Типы химических связей. Структура металлов. Атомные и ионные радиусы. Связь между структурой и отношением атомных радиусов. Ковалентные радиусы атомов. Закон Вегарда. Струтуры химических элементов, правило Юм-Розери.

Молекулы и формульные единицы. Структуры соединений AB. Структура соединений AB2. Примеры других распространенных структурных типов.

Раздел 3. Тензорное представление физических свойств кристаллов.

Основы тензорной алгебры. Тензоры второго ранга, их преобразование. Характеристическая поверхность для тензора второго ранга и ее свойства. Приведение к главным осям. Симметрия физических свойств для разных кристаллических систем. Тензор напряжений и его свойства, примеры односоных и двухосных напряжений. Тензор дисторсии, деформации и развороты. Примеры дилатационных и сдвиговых деформаций. Симметрия коэффициента теплового расширения. Закон Гука, тензор упругости, матричные представления, упругие постоянные, анизотропия упругих свойств. Напряжения и деформации в кристаллической системе эпитаксиальная пленка-подложка, тетрагональная дисторсия.

Рекомендуемая литература

Основная

  1. Г.Б.Бокий Кристаллохимия. Москва, Наука, 1971
  2. Дж.Най Физические свойства кристаллов. Москва, Мир, 1967..

Программу составили:

Р.Н.Кютт, профессор, докт. физ.-мат. наук


ФИЗИКА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ

Содержание курса

  1. История развития науки о сегнетоэлектричестве
  2. Симметрия кристаллов
  3. Точечные и пространственные группы симметрии.

    Полярные группы.

    Пироэлектрики и сегнетоэлектрики.

  4. Кристаллическая структура сегнетоэлектриков
  5. Кислородно-октаэдрические сегнетоэлектрики

    (титанат бария, титанат свинца, титанат стронция, ниобат и танталат лития)

    Водородосодержащие сегнетоэлектрики

    (сегнетова соль, группа дигидрофосфата калия, триглицин сульфат,

    семейство бетаинов и др.)

    Другие типы сегнетоэлектриков

  6. Технодогия сегнетоэлектрических материалов
  7. Выращивание сегнетоэлектрических монокристаллов из раствора,

    расплава, из газовой фазы

    Технология керамических образцов, твердофазный синтез

    Методы получения тонких пленок ( радиочастотное распыление,

    лазерное напыление и др.)

  8. Основные физические свойства сегнетоэлектриков
  9. (поляризация, пироэффект, диэлектрическая проницаемость,

    пьезоэффект, электрострикция)

  10. Термодинамическая теория фазовых переходов
  11. Фазовые переходы первого и второго рода.

    Теория Ландау. Параметр порядка.

    Сегнетоэлектрики. Сегнетоэластики.

    Ферроики высших порядков.

    Мягкие моды.

    Флуктуации и пределы применимости теории Ландау.

  12. Оптические свойства
  13. Спектры поглощения. Электрооптика.

    Фотогальванический эффект. Генерация гармоник.

  14. Динамика решетки
  15. Комбинационное рассеяние света и мягкие моды.

    Рассеяние Мандельштама-Бриллуэна.

    Нейтронные исследования.

  16. Доменная структура
  17. Методы наблюдения доменов.

    Доменная стенка.

    Переключение поляризации и гистерезис.

  18. Сегнетоэлектрики-полупроводники
  19. Группа 4-6 (теллурид германия и др.).

    Группа 5-6-7 (сульфоиодид сурьмы).

  20. Технические применения
  21. Конденсаторы. Пироприемники. Модуляторы света.

    Позисторы. Устройства памяти.

 

Рекомендуемая литература

Основная

    М.Лайнс, А.Гласс, Сегнетоэлектрики и родственные материалы. Мир, М., 1981.

    Б.А. Струков, А.П. Леванюк, Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах, Наука, М., 1983.

Дополнительная

    Физика сегнетоэлектрических явлений, под редакцией Г.А. Смоленского, Наука, Л., 1985.

    Д.Барфут, Д.Тейлор, Полярные диэлектрики и их применения, Мир, М., 1981.

    Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред, Наука, М., 1982.

Программу составил:

Леманов В.В., Зав. отделом ФТИ РАН, Доктор физ.-мат. Наук, профессор


ФИЗИКА СВЕРХПРОВОДНИКОВ

Содержание курса

  1. Исторический очерк
  2. Основные эксперименты, развитие основных идей.

    От гелиевых температур к 150 К. часа

  3. Идеальная проводимость и идеальный диамагнитизм.
  4. Сверхпроводники первого и второго рода.

    Критические токи и критические магнитные поля.

    Промежуточное и смешанное состояния.

    3. Термодинамические свойства

    Термодинамика фазового перехода нормальный металл-сверхпроводник.

    Влияние магнитного поля.

    Тепловые свойства. Влияние давления.

  5. Электродинамика сверхпроводников
  6. Уравнения Лондонов, глубина проникновения.

    Нелокальная теория Пиппарда, длина когерентности.

  7. Феноменологическая теория Гинзбурга-Ландау.
  8. Параметр порядка, длина когерентности.

    Поверхностная энергия на границе нормальной и сверхпроводящей фаз.

  9. Микроскопическая теория Бардина, Купера, Шриффера
  10. Изотопический эффект, электрон-фононное взаимодействие,

    куперовские пары, энергетическая щель.

  11. Смешанное состояние сверхпроводников второго рода
  12. Вихревые структуры и структура вихря.

    Пиннинг и критический ток, крип и течение потока.

    Резистивное состояние и вольт-амперные характеристики.

  13. Квантовые макроскопические эффекты.
  14. Квантование магнитного потока, слабая связь.

    Стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона.

    Квантовые интерферометры.

  15. Высокотемпературная сверхпроводимость
  16. Перовскиты, керамика, монокристаллы, пленки.

    Длина когерентности, критические токи, критические магнитные поля.

  17. Применения
  18. Сильные магнитные поля, генераторы, МАГЛЕВ, СКВИДы,

    болометры, устройства памяти, СВЧ- применения

Рекомендуемая литература

Основная

    Э.Линтон, Сверхпроводимость, М. 1968.

    П. Де Жен, Сверхпроводимость металлов и сплавов, М. 1968.

    А.Роуз-Инс, Е. Родерик, Введение в физику сверхпроводимости, М. 1972.

    В.Букель, Сверхпроводимость, М. 1975.

    М.Тинкхам, Введение в сверхпроводимость, М. 1980.

    И.М. Дмитренко, В мире сверхпроводимости, К. 1981.

    В.В. Шмидт, Введение в физику сверхпроводимости, М. 1982.

Дополнительная

    К.К. Лихарев, Б.Т. Ульрих, Системы с джозефсоновскими контактами, М. 1978.

    Ван Дузер, Ч. Тернер, Физические основы сверхпроводниковых устройств и цепей, М. 1984.

    М.Ю. Куприянов, К.К. Лихарев, Джозефсоновские эффекты в ВТСП, УФН 160, 49, 1990

    А. Бароне, Д. Патерно, Эффект Джозефсона, М. 1984.

    А.А. Абрикосов, Основы теории металлов, М. 1987.

Программу составил:

Леманов В.В., Зав. отделом ФТИ РАН, Доктор физ.-мат. наук, профессор


ОПТИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

Содержание курса

Подраздел 1 - Элементы кристаллооптики.

Распространение электромагнитных волн в анизотропных средах, решение уравнения для собственных мод, оптическая индикатриса, несовпадение фазовой и групповой скоростей, одноосные и двухосные кристаллы, уравнение Френеля, коническая рефракция, явление гиротропии, вектор гирации, расчет собственных мод гиротропной среды.

Подраздел 2 - Фотоупругость и акустооптическое взаимодействие.

Тензор фотоупругости и тензор диэлектрической непроницаемости, применение матричных методов при операциях с тензорами, расчет фотоупругих изменений показателя преломления для различных типов деформаций изотропного тела, методы измерения фотоупругих коэффициентов, взаимодействие излучения с акустическими (ультра- и гиперзвуковыми) волнами, комбинационное и вынужденное комбинационное рассеяние света, законы сохранения при акустооптическом взаимодействии, пьезоэлектрический эффект и инжекция фононов, акустооптическая дифракция в режимах Брэгга и Рамана-Ната, расчет эффективности Брэгговского акустооптического взаимодействия, коллинеарное акустооптическое взаимодействие, многофононное Брэгговское акустооптическое взаимодействие, акустооптические материалы, акустооптические устройства и их применение, взаимодействие световых волн с поверхностными акустическими волнами.

Подраздел 3 - Электрооптический эффект.

Электрооптические эффекты Поккельса и Керра, симметрия тензоров, расчет электрооптического взаимодействия в изотропном теле и в тригональных кристаллах, электрооптические модуляторы на продольном и поперечном эффекте, понятие полуволнового напряжения, модулятор на резонаторе Фабри-Перо, электрооптические устройства в схемах для реализации оптической бистабильности. Фоторефракция.

Подраздел 4 - Элементы нелинейной оптики.

Понятие нелинейной поляризации, тензоры нелинейной диэлектрической восприимчивости 3-го и 4-го рангов, связь нелинейного и электрооптического эффектов, корпускулярное предтавление нелинейно-оптического взаимодействия, типы неупругих фотон-фотонных соударений, законы сохранения, фазовый синхронизм и методы его обеспечения, опыт Франкена и генерация второй гармоники в анизотропных средах, Черенковская генерация второй гармоники, quasiphasematching и методы его обеспечения, расчет процессов генерации второй гармоники и трехволнового взаимодействия, усиление слабых инфракрасных сигналов, генерация разностной частоты, параметрические квантовые генераторы, расчеты четырехволнового оптического смешения.

Подраздел 5 - Распространение излучения в градиентных средах и интегральная оптика

Уравнение для распространения светового луча в градиентной среде, градиентные оптические линзы, методы изготовления, параметры, применение, эффект полного внутреннего отражения и его применение для каналирования излучения, характер эффекта в случае градиентной среды, оптические волокна, свойства и характеристики оптических волокон, дисперсия, нелинейные эффекты в волокнах, методы изготовления, применение, оптические элементы и устройства на основе оптических волокон, планарные оптические волноводы, анализ распространения света в пленочном световоде, градиентные интегрально-оптические световоды, пассивные устройства интегральной оптики (линзы, призмы, смесители, аттенюаторы), направленный ответвитель и расчет его характеристик, активные устройства интегральной оптики (модуляторы, лазеры), особенности акустооптического, электрооптического и нелинейно-оптического взаимодействия в оптических волноводах, элементы технологии оптических волноводов

Рекомендуемая литература

Основная

  1. А.Ярив. Оптические волны в кристаллах;
  2. Т.Тамир, Волноводная оптоэлектроника;
  3. Дж. Най, Физические свойства кристаллов;
  4. М.К.Барноски, введение в интегральную оптику.

Дополнительная

  1. Ф.Цернике, Дж.Мидвинтер, Прикладная нелинейная оптика;

Программу составил:

Липовский Андрей Александрович, профессор, д.ф.-м.н.


КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Содержание курса

Подраздел 1 - Взаимодействие излучения с веществом, инверсная населенность, лазеры.

Взаимодействие излучения с двухуровневой средой, спонтанные и вынужденные переходы, коэффициенты Эйнштейна, однородной и неоднородное уширение линии излучения, оптическое просветление среды, понятие инверсной населенности, 3-х и 4-х уровневые среды, методы получения инверсии населенности, общие представления о лазере

Подраздел 2 – Оптические резонаторы

Понятие резонатора, закрытый и открытый резонаторы, число собственных мод резонатора, типы резонаторов, понятие устойчивости резонаторов, качественная оценка устойчивости резонаторов, методология матричной оптики, анализ резонатора со сферическими зеркалами методом матричной оптики, диаграмма устойчивости резонатора, продольные и поперечные моды резонаторов, элементы техники резонаторов, методы подхода с расчету электрических полей в резонаторах, действие тонкой линзы на световую волну, проверка соответствия обобщенной функции Гаусса волновому уравнению

Подраздел 3 - Усиление излучения, режимы работы лазеров

Квазиклассический подход к анализу оптических усилителей и генераторов, поляризация активной среды, уравнение для поля при наличии активной среды, уравнения самосогласованности, понятие матрицы плотности, описание инвертированной среды с помощью матрицы плотности, ограничения подхода, уравнения для элементов матрицы плотности, квантовый усилитель бегущей волны, закон Бугера и насыщение усиления, лазер, основные уравнения лазера, конкуренция мод в лазере, подход Лэмба, обобщенные уравнения лазера, устойчивость генерации, режимы выхода на стационарный режим генерации, описание с помощью фазовой плоскости, пичковый режим генерации, модуляция резонатора, синхронизация мод лазера, режим гигантского импульса, работа лазера с нелинейным элементом в резонаторе, жесткий и мягкий режимы возбуждения

Подраздел 4 - Когерентность излучения

Понятия продольной и поперечной когерентности излучения, методы измерения, объем когерентности, трактовка когерентности с помощью соотношения неопределенности, понятие вырождения источника, когерентности как корреляционная функция

Подраздел 5 - Различные типы лазеров

Лазеры на нейтральных атомах – гелий-неоновый и лазеры на парах металлов; ионные лазеры: аргоновый и гелий кадмиевый, молекулярные лазеры: азотный лазер, лазер на углекислом газе и лазер на моноокиси углерода; газодинамические лазеры, эксимерный лазер, химические лазеры, лазер на свободных электронах, жидкостные лазеры: лазер на красителях и лазеры на солях редкоземельных элементов, полупроводниковый лазер, лазер на рубине, лазеры на ионах неодима с кристаллическим и стеклянным активным элементом

Подраздел 6 - Элементы голографии и обработки информации

Понятием голографии, принцип получения голограмм, различные типы голограмм, материалы для голографии, запись и восстановление голограмм, особенности голографического хранения информации, применения голографии, принципы оптической обработки информации

Рекомендуемая литература

    О.Звелто. Принципы лазеров

    Б.В.Львов, В.Ю.Петрунькин. Основы приборов квантовой электроники

    Г.Л.Киселев. Приборы квантовой электроники

Программу составил:

Липовский Андрей Александрович, профессор, д.ф.-м.н.


РОСТ КРИСТАЛЛОВ

Содержание курса

Введение. История методов выращивания кристаллов. Объем и сферы применения.

Физико-химические основы выращивания кристаллов.

Равновесие при росте кристаллов.

Выращивание кристаллов при твердофазном превращении.

Выращивание кристаллов из расплава.

Выращивание кристаллов из газовой фазы.

Выращивание из жиких растворов.

Теория роста.

Термодинамика фазовых превращений.

Статистическая механика роста кристаллов.

Процессы переноса при росте кристаллов.

Образование зародышей при кристаллизации.

Структура поверхностей раздела и поверхностная кинетика.

Послойный и спиральный рост кристаллов.

Рекомендуемая литература

Основная

  1. Современная кристаллография. Том 3. Образование кристаллов. Чернов А. А. , Гиваргизов Е. И., Багдасаров Х. С. и др. М.: Наука, 1980, 407с.
  2. Р. Лодиз, Р. Паркер. Образование монокристаллов. М: Мир, 1974, 540с.
  3. Получение профилированных монокристаллов и изделий способом Степанова. Под ред. В. Р. Регеля и С. П. Никанорова. Ленинград: Наука, 1981, 280сю

Дополнительная

  1. Татарченко . В. А. Устойчивый рост кристаллов. М.: Наука. 1988. 239с.
  2. Басин А. С., Шишкин А. В. Получение кремниевых пластин для солнечной знергетики. Новосибирск: РАН Институт теплофизики им. С. С. Кукателадзе, 2000, 195с.

Программу составил:

С. П. Никаноров, проф. кафедры ФТТ, доктор физ.-мат. наук, засл. деятель науки РФ.


ИНФОРМАТИКА

Содержание курса

Глава 1. Основы ЭВМ

Двоичная арифметика. Дополнение до 2-х. 16-ое представление Биты, байты, слова. Набор символов. Булева алгебра. Принципы работы ЭВМ (последовательность действий, счетчик команд, передача управления, программа, подпрограмма, адрес возврата). Стек. Прерывания (механизм прерываний, обработка прерываний).

Глава 2. Аппаратные средства

Микропроцессор, сопроцессор. Память (виды, организация памяти, карта распределения). BIOS. Клавиатура (назначение, основные группы клавиш, особые комбинации, расширенные ASCII-коды). Основы дисплейной системы (ОЗУ видеосистемы, видеопараметры, видеостраницы, псевдографика, растровая графика, видеоадаптеры). НЖМД, НГМД (физ.устройство, форматирование, логическое устройство, FАТ, ВООТ, RООТ DIRЕСТОRУ АRЕА).

Глава 3. Операционная система MS DOS Файловая система. Командные файлы. Файл конфигурации. Драйверы устройств. Команды MS DOS. Работа с памятью. Копирование. Средства защиты от вирусов. Полезные программы. Операционная система (основные понятия, ресурсы, макрокоманды, исходный модуль, объектный модуль, загрузочный модуль). Операционная оболочка Nоrtоп Commander.

Глава 4. Разработка программного обеспечения.

Стиль программирования (комментарии, выбор имен переменных, стандартные сокращения, читабельность программы). Проектирование программ ( описание задачи, описание данных, выбор языка программирования, выбор алгоритма, форматы ввода/вывода, управление сложностью). Структурное программирование (проектирование сверху вниз, модульное программирование, структурное кодирование). Эффективность программ (типы данных, память, работа с циклами, работа с индексами, ввод/вывод, модули). Отладка (характерные ошибки, приемы отладки, средства отладки). Тестирование программ (методы, тестовые данные, оценка полноты проверки программы, комплексное тестирование).

Глава 5. Фортран

Элементы языка (алфавит, позиционирование, строки, метки, метакоманды). Организация программы (программные компоненты, порядок выполнения инструкций, PROGRAM, SUBROUTINE, FUNCTION, CALL, ENTRY, RETURN, END). Типы данных (целые, вещ., комплесные, логические, данные двойной точности, текстовые, записи, холлеритовые). Структуры данных (переменные, текстовые подцепочки, массивы, имя и тип массива, распределение памяти для массивов, индекс массива, выбор элемента массива). Выражения (арифм., текст., отношения, логич., порядок выполнения). Выполнение и классификация инструкций Фортрана (последовательность выполнения, передача управления, исполняемые, неисполняемые инструкции). Инструкции описания (арифм., логич. типов, CHARACTER, PARAMETER, DIMENSION, IMPLICIT, атрибуты) Распределение памяти (общая память, статическая и динамическая память, типы общей памяти, инструкция COMMON). Эквивалентность памяти (инструкция EQUIVALENCE, эквивалентность и общая память). Инициализация данных (инструкция DATA, неявные DO-списки, программная компонента BLOCK DATA). Инструкции управления (перехода, условного перехода, DO, CONTINUE, STOP, PAUSE, END), Ввод-вывод. Основные понятия.( Записи, файлы, методы доступа, каналы, список управляющей информации, список ввода-вывода). Инструкции ввода-вывода (READ, WRITE, PRINT, OPEN, CLOSE, BACKSPACE, ENDFILE, REWIND). Спецификация формата (инструкция FORMAT).

Глава 6. Си

Лексические соглашения. Основные понятия (объявления, описания, области действия, типы.) Стандартные преобразования. Выражения (операции, первичные выражения, постфиксные выражения, константные выражения). Операторы (оператор-выражение, составной или блок, выбирающие операторы, операторы цикла, операторы перехода, оператор-объявление, разрешение неоднозначностей). Объявления (спецификаторы, объявления-перечисления). Описатели (имена типов, смысл описателей, описания функций, инициализаторы). Оболочка BORLAND С++ 3.1.

Глава 7. Си++ (ООП)

Указатель, ссылка. Перегрузка функций. Классы (имена классов, члены классов, функции-члены классов, вложенные объявления классов). Специальные функции-члены (конструкторы, деструкторы, управление доступом, спецификаторы доступа, объявления доступа, друзья классов). Перегрузка операций. Наследование. Виртуальные функции.

Рекомендуемая литература

Основная

  1. Шауцукова Л.З. Информатика: Учебник для 10-11 классов. М.: Просвещение, 2000 г. (интернет издание http://www.kbsu.ru/~book )
  2. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей М.199*
  3. Б.С.Богумирский Руководство пользователя ПЭВМ С.Пб "Оилко" 1992 т.1
  4. О.В.Бартеньев Fortran для студентов, М. Диалог-МИФИ, 1999
  5. Г.Катцан Язык ФОРТРАН 77, М., Мир, 1982
  6. Б.И.Березин, С.Б.Березин Начальный курс С и С++. М. Диалог-МИФИ, 1999

Дополнительная

  1. Брябрин В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ. М.Наука 1988
  2. Работа в MS DOS 6.0 для всех. Desk-book, (Сост: Г.Л.Губина,Ю.П. Лисовец, В.П.Смирнов) М., ИНФОРМ-авто, 1993
  3. Г.Франкен, С.Малявко MS DOS 6.2 для пользователей. М.Бином, 1994
  4. Уинн Л.Рош Библия по техническому обеспечению Уинна Роша Минск, МХХК "Динамо", 1992
  5. Дж.Фокс Програмное обеспечение и его разработка М, Мир, 1985
  6. Д.Ван Тассел Стиль, разработка, эффективность, отладка и испытание программ. М. Мир, 1985
  7. Г.Майерс Надежность программного обеспечения. М. Мир 1980
  8. М.Эллис, Б.Строуструп Справочное руководство по языку программирования С++ с комментариями. М. Мир 1992
  9. Пильщиков В.Н. Сборник упражнений по языку Паскаль М. Наука, 1989

Программу составил Петриков В.Д.


ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Содержание курса

Глава 1. Статистическая обработка результатов эксперимента

Статистический анализ. Выборочные параметры (точечные оценки). Доверительные оценки (интервальные оценки). Сущность метода, накопление и статистическая обработка результатов наблюдения по данной выборке.

Глава 2. Корреляционно-регриссионный анализ

Функциональная зависимость и корреляция, оценка достоверности коэффициента корреляции. Корреляционное отношение.

Понятие регрессии, уравнение линейной регрессии, коэффициент регрессии. Связь между коэффициентами регрессии и корреляции.

Глава 3. Численное моделирование

Численное моделирование физической системы. Решение обратной задачи. Пример анализа Крамерса-Кронига.

Глава 4. Шумы при измерениях

Методы сужения полосы пропускания. Усреднение сигнала и многоканальное усреднение. Получение периодического сигнала. Амплитудный анализ импульсов. Простые измерения. Шум при электрических измерениях. Измерения при помощи счетной техники. Описание шумов приборов и усилителей.

Глава 5. Фурье анализ сигналов

Временной и спектральные подходы. Интеграл Фурье. Частотные и временные характеристики. Основы теории спектров.

Рекомендуемая литература

Основная

  1. Д.Худсон Статистика для физиков М. Мир, 1967
  2. А. ван дер Зил "Шумы при измерениях", М., Мир, 1979
  3. Х.Гульд, Я.Тобочник Компьютерное моделирование в физике М., Мир, 1990
  4. В.Г.Потемкин MATLAB 5 для студентов, М., Диалог-МИФИ, 1998

Дополнительная

  1. Дж. Сквайрс Практическая физика М. Мир, 1971
  2. А.Н.Зайдель Ошибки измерения физических величин Л. Наука, 1974
  3. Г.Крамер Математические методы статистики М. Мир, 1965
  4. Гутер Р.С., Овчинников Б.В. Элементы численного анализа и математическая обработка результатов опыта М., Мир, 1975

Программу составил Петриков В.Д.


ТУННЕЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Содержание курса

Часть 1

1. Поверхностные состояния (ПС) электронов в кристаллах

2. ПС в приближении слабой связи

3. Поверхностные электромагнитные волны

4. Структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП)

5. Влияние поверхностных состояний на емкость МДП-структур

6. Подвижность носителей в МДП-структуре

7. Природа поверхностных состояний в МДП-структурах

8. Инжекция заряда в диэлектрик в структурах с нитридом кремния (МНОП-структурах)

МНОП-транзистор и транзистор с «плавающим» затвором как элемент памяти

9. Приборы с зарядовой связью (ПЗС). Конструкция и принцип действия

10. МДП-транзистор. Конструкция и принцип действия

Часть 2

11. Туннелирование между металлическими слоями сквозь диэлектрик

12. Полупроводниковый туннельный диод

13. Межзонное туннелирование в полупроводниках и эффект Келдыша-Франца

14. Резонатор Фабри-Перо.

15. Резонатор Фабри-Перо и условие возбуждения лазера

16. Резонансное тунеллирование электрона в структуре с двумя барьерами

17. Полупроводники со сверхрешетками (СР)

18. Локализация носителей в СР в электрическом поле

19. Оптические свойства квантово-размерных структур

20. Оптические свойства СР

Рекомендуемая литература

Основная

Дополнительная

Программу составил:

Зав. Кафедрой физики твердого тела, зав. Сектором теоретических основ микроэлектроники ФТИ им. А.Ф. Иоффе, член-корр. РАН, профессор Р.А. Сурис


ФИЗИКА ПОВЕРХНОСТИ

Содержание курса

Введение

Краткая история вопроса. Работы Фарадея, Гиббса, Лэнгмюра, Эйнштейна Опыты Дэвиссона и Джермера. Современное состояние.

  1. Атомная структура чистой поверхности.
  2. Стержни обратной решетки. Релаксация. Реконструкция. Гибридизация и

    Регибридизация на поверхности. Описание всех фаз и переходов для InSb (111), Si(111).

  3. Электронная структура чистой поверхности
  4. Локализованные состояния Тамма и Шокли. Плотность состояний разрешенная по слоям. Спроецированная на поверхность объемная зонная структура. Поверхностная зона Бриллюэна. Понятие о резонансе и об истинном поверхностном состоянии. Заряды и потенциалы на поверхности.

  5. Термодинамика поверхности
  6. Теорема Эйлера с учетом поверхности. Уравнение Гиббса-Дюгема. Приближения избытков Гиббса и слоя конечной толщины. Модель Френкеля-Конторовой. Изотермы Лэнгмюра. Правило фаз на поверхности.

  7. Физическая адсорбция
  8. Пространственный и энергетический масштабы. Экспериментальные проявления.

  9. Хемосорбция

Типы хемосорбции. Модель резонансного уровня. Приближение сильной связи. Хемосорбция Li, Cl, Si на металлы. Хемосорбция CO, O2 на Si и GaAs. Индуцированные хемосорбцией состояния в запрещенной зоне. Адсорбция слоя. Определение величин разрывов зон.

  1. Кинетика и реакции на поверхности.
  2. Коэффициент прилипания. Его зависимость от температуры. Переключение связей, понятие о"шве". Барьеры на входном и выходном каналах адсорбции. Процессы Лэнгмюра-Хиншелвуда и Элея-Ридела. Закон Рогинского-Зельдовича-Еловича. Катализ. Понятие об активном центре. Структурно-чувствительные и структурно-нечувствительные реакции. Квантово-механическое описание появления предхемосорбционных ям.

  3. Элементарные возбуждения на поверхности.

Поверхностные экситоны. Поверхностные плазмоны. Поверхностные фононы. Поверхностные поляритоны. Магнитные поверхностные уровни

Рекомендуемая литература

Основная

    Э. Зенгуил "Физика поверхности" Москва "Мир" 1990 г.

    Ф. Бехштедт, Р. Эндерлайн "Поверхности и границы раздела полупроводников"

    Москва "Мир" 1990 г.

    Р.Хофман "Строение твердых тел и поверхностей. Москва "Мир" 1990 г.

Дополнительная

    И.М.Лифшиц, С. Пекар УФН Т.61, В.4, 1955

    И.П.Ипатова, Ю.Э.Китаев, А.В.Субашиев. "Структура поверхности кристаллов" В книге "Проблемы Физики Полупроводников. Труды IX зимней школы по полупроводникам". Ленинград "ЛИЯФ" 1979 г. Стр. 102

Программу составил:

Цэндин Константин Дамдинович. ВНС ФТИ РАН, дфмн, профессор кафедры ФТТ ФТФ СПбГТУ.


ФИЗИКА ПРОВОДЯЩИХ ПОЛИМЕРОВ И АМОРФНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Содержание курса

Введение

Краткая история вопроса. Классификация неупорядоченных систем. Современное состояние исследований.

1.Основы теории электронных состояний в некристаллических средах. Адиабатическое приближение. Одноэлектронные локализованные и нелокализованные состояния. Плотность состояний. Теорема Андерсона и ее связь с теорией протекания. Гипотеза Мотта и край зоны по подвижности. Переходы металл-диэлектрик. Понятие о Ферми-стеклах. Модель Лифшица. Перенос в некристаллических средах и критерий Иоффе-Регеля.

2.Неупорядоченная система доноров и акцепторов в кристаллических полупроводниках. Понятие о слабом и сильном легировании. Верхний и нижний уровень Хаббарда. Структура примесной зоны в слаболегированом и слабокомпенсированном случае. Структура примесной зоны в слаболегированом и сильнокомпенсированном случае. Кулоновская щель. Прыжковая проводимость.

3.Халькогенидные стеклообразные полупроводники. Определение стеклообразного состояния. Две идеальные модели стекол. Модели плотности состояний. Проблема нелегируемости халькогенидных стеклообразных полупроводников. Центры с отрицательной эффективной корреляционной энергией электронов (U-минус центры). Модели U-минус центров. Статистика носителей при наличии U-минус центров. Поведение халькогенидных стеклообразных полупроводников в сильных электрических полях.

4. Аморфный кремний. История исследований. Обнаружение эффекта легируемости. Экспериментальные закономерности отличающие аморфный кремний от халькогенидных стеклообразных полупроводников. Эффект Стеблера-Вронского. Оптические свойства. Солнечные батареи на аморфном кремнии.

5. Проводящие полимеры. Структура. Диэлектрические, полупроводниковые и проводящие полимеры. Механизмы переноса тока.. Поведение полимеров в сильных электрических полях..

Рекомендуемая литература

Основная

    Б.И.Шкловский, А.Л.Эфрос "Электронные свойства легированных полупроводников. Москва "Наука" 1979.

    Н.Мотт, Э.Дэвис "Электронные процессы в некристаллических веществах" Москва "Мир" 1982.

    "Электронные явления в халькогенидных стеклообразных полупроводниках" Коллективная монография под ред. К.Д.Цэндина. С-Петербург, "Наука" 1996 г.

Дополнительная

    В.А.Кособукин. "Введение в теорию неупорядоченных систем" С-Петербург, Изд-во СПбГТУ, 2000

    В.А.Кособукин. "Теория неупорядоченных систем" С-Петербург, Изд-во СПбГТУ, 2000.

    А.Г. Забродский, С.А.Немов, Ю.И.Равич " Электронные свойства неупорядоченных систем" С-Петербург, "Наука", 2000.

Программу составил:

Цэндин Константин Дамдинович. ВНС ФТИ РАН, дфмн, профессор кафедры ФТТ ФТФ СПбГТУ.


ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ ГРУПП

Содержание курса

Введение

Краткая история вопроса.

1. Элементы абстрактной теории конечных групп. Определения. Примеры групп. Классы сопряженных элементов.

2. Точечные группы. Общие утверждения. Характеризация конкретных точечныхе групп.

3. Ограничения связанные с наличием группы трансляций. Инверсия. Оси только 2,3,4 и 6 порядков. Наличие или отсутствие подгруппы Cnv

4. Сингонии. Решетки Бравэ. Перебор возможных точечных групп могущих быть подгруппами пространственных групп. Пример выбора решеток Бравэ для моноклинной сингонии.

5. Кристаллические классы и пространственные группы. Классификация кристаллических классов по сингониям. Специфические элементы пространственных групп. Общие требования накладываемые на элементы пространственных груп.

6. Неприводимые представления. Таблицы характеров. Определение представления Приводимые и неприводимые представления. Эквивалентные представления. Теорема ортогональности. Составление таблиц характеров для конкретныхгрупп.

Рекомендуемая литература

Основная

    А.И.Ансельм Введение в теорию полупроводников" Москва "Наука" 1978.

Дополнительная

    М.И.Петрашень, Е.Д.Трифонов Применение теории групп в квантовой механике Москва "Наука" 1967.

Программу составил:

Цэндин Константин Дамдинович. ВНС ФТИ РАН, дфмн, профессор кафедры ФТТ ФТФ СПбГТУ.


ВВЕДЕНИЕ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Содержание курса

1. Введение

1.1. Общие замечания: физики и материаловедение, цели и задачи дисциплины, материаловедение и технологии

1.2. Кремниевая технология

2. Планарная технология, используемая в микроэлектронике

3. Кристаллические структуры и межатомные взаимодействия

3.1. Регулярное строение идеальных кристаллов

3.2. Межатомное взаимодействие

3.3. Типы межатомных связей и кристаллов

4. Дефекты кристаллического строения

4.1. Классификация дефектов в кристаллах

4.2. Точечные или нульмерные дефекты

4.3. Линейные или одномерные дефекты

4.4. Двумерные и трехмерные дефекты

4.5. Дефекты в непрерывной среде

5. Свойства точечных дефектов в кристаллах

5.1. Термодинамические характеристики точечных дефектов (Энергии образования точечных дефектов,термодинамически равновесные концентрации точечных дефектов)

5.2. Кинетические характеристики точечных дефектов

5.3. Мелкие кластеры точечных дефектов

6. Свойства линейных дефектов

6.1. Немного истории

6.2. Геометрические свойства дислокаций

6.3. Перемещения дислокаций

6.4. Сила, действующая на дислокацию

6.5. Энергия дислокации

6.6. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами

6.7. Взаимодействие дислокаций друг с другом

6.8. Размножение дислокаций

6.9. Дислокационные реакции

6.10. Дислокации в ОЦК-кристаллах

6.11 Дислокации в многокомпонентных кристаллах

6.12 Дисклинации

7. Основные свойства двух- и трехмерных дефектов

7.1. Свойства плоских дефектов

7.2. Свойства объемных дефектов

8. Диффузионная подвижность дефектов и перенос вещества

8.1. Механизмы диффузии и самодиффузия

8.2. Описание диффузии

8.3. Реакции дефектов в процессе диффузии

8.4. Диффузионные уравнения для описания отжига дефектов

8.5. Осаждение точечных дефектов на стоки

8.6. Стадии отжига

9. Заключение

Рекомендуемая литература

    Трушин Ю.В. "Физическое материаловедение". Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Техническая физика", С.-Петербург, "Наука", 2000 г., 286 стр. (Федеральная Целевая программа "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 гг").

Программу составил

Трушин Ю.В. профессор, д.ф.-м.н.


МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Содержание курса

1. Влияние дефектов структуры на свойства материалов

1.1. Пластическая деформация как движение дислокаций

1.2. Деформационное упрочнение

2.3. Разрушение кристаллических материалов

2. Многокомпонентные материалы

2.1. Причины фазовых превращений

2.2. Нестабильность системы

2.3. Типы фазовых превращений

2.4. Твердые растворы

2.5. Фазовое равновесие

2.6. Растворимость в твердом состоянии

2.7. Фазовые диаграммы состояний

2.8. Распад твердых растворов (Два типа превращений по Гиббсу. Превращение типа "зарождение и рост")

2.9. Процессы роста вторичных фаз при распаде твердых растворов

3. Взаимодействие излучений с веществом

3.1. Излучения в технике и технологиях

3.2. Общие представления о радиационных процессах

3.3. Вещества и излучения

3.4. Элементы физики переноса излучения через вещество

3.5. Пробеги и смещения атомов частиц

4. Радиационные эффекты в кристаллах

4.1. Каскады движущихся атомов (динамическая стадия)

4.2. Диффузионная стадия

4.3. Стадия эволюции стоков

4.4. Физические механизмы изменения макроскопических свойств материалов под облучением (Радиационное распухание. Радиационная ползучесть. Радиационное упрочнение

5. Методы моделирования на компьютерах в задачах физики кристаллов

5.1. Понятие метода компьютерного моделирования

5.2. Схема метода компьютерного моделирования

5.3. Атомное моделирование и проблема выбора межатомных потенциалов взаимодействия

5.4. Динамический метод

5.5. Вариационный метод

5.6. Граничные и начальные условия в динамическом и вариационном методах

5.7. Метод Монте-Карло

5.8. Кинетический метод

6. Физические особенности технологических процессов

6.1. Процессы роста кристаллов

6.2. Тонкие пленки(испарение в вакууме, распыление, эпитаксия, ионная имплантация, модификация поверхности)

6.3. Особенности физических процессов при модификации поверхности (Процессы, стимулированные лазерным, электронным и ионным излучениями)

7. Физико-технологическое моделироввание интегральных схем

7.1. Многоуровневое моделирование

7.2. Программы технологического моделирования БИС

7.3. Моделирование комплекса физических процессов (ионное легирование, диффузионные процессы, термическое окисление)

Заключение

Рекомендуемая литература

    Трушин Ю.В. "Физическое материаловедение". Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Техническая физика", С.-Петербург, "Наука", 2000 г., 286 стр. (Федеральная Целевая программа "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 гг").

Программу составил

Трушин Ю.В. профессор, д.ф.-м.н.


МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА.

Содержание курса

Введение.

1. Физика твердого тела - основа материаловедения

1.1. Кристаллы и наука о материалах.

1.2. Дефекты кристаллического строения.

1.3. Подвижность и взаимодействие дефектов.

1.4. Твердые растворы.

2. Взаимодействие излучений с веществом

2.1. Общие представления о радиационной повреждаемости материалов.

2.2. Потенциалы и сечения взаимодействия.

2.3. Тормозная способность вещества.

2.4. Перенос излучения через вещество и пробеги сторонних частиц.

2.5. Смещения атомов вещества и первично-выбитые атомы.

3.Динамические радиационные эффекты в кристаллах

3.1. Движущиеся атомы

3.2. Каскады движущихся атомов и каскадная функция.

3.3. Пространственное распределение дефектов в каскадах.

4.Диффузионная подвижность и отжиг радиационных дефектов.

4.1. Релаксация дефектов.

4.2. Описание процессов отжига.

4.3. Радиационно-стимулированное зарождение структурных дефектов.

4.4. Эволюция дефектной структуры под облучением.

5.Физические механизмы изменения макроскопических свойств материалов под облучением.

5.1. Радиационное распухание.

5.2. Радиационная ползучесть.

5.3. Радиационное упрочнение.

Рекомендуемая литература

    1. Специально по курсу лекций издано Учебное пособие: Трушин Ю.В. "Физические основы радиационного материаловедения", СПб, Издательство СПбГТУ, 1996 г., 80 стр.

    2. Трушин Ю.В. "Физическое материаловедение". Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Техническая физика", С.-Петербург, "Наука", 2000 г., 286 стр. (Федеральная Целевая программа "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 гг").

Программу составил

Трушин Ю.В. профессор, д.ф.-м.н.


КЛАСТЕРЫ В ФИЗИКЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Содержание курса

Введение. Основные понятия физики кластеров. Кластер и молекула. Типы кластеров: кластеры инертных газов, металлические кластеры, кластеры в полупроводниковых материалах.

1. Основные понятия теории кластеров. Магические числа. Модель оболочек, модель желе. От кластеров к твердому телу. Роль поверхности в кластерах.

2. Фрактальные кластеры. Понятие фрактала и фрактального агрегата. Фигуры Коха. Типы фрактальных кластеров. Экспериментальные методы определения фрактальной размерности.

3. Методы получения кластеров. Методы получения кластеров. Получение кластеров в сверхзвуковой струе. Метод лазерной абляции. Термодинамика образования кластеров. Проблемы селекции кластеров.

4. Методы исследования кластеров. Времяпролетная масс-спектроскопия, жидкостная хроматография, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), рентгеновская дифракция (РД), малоугловое рентгеновское рассеяния (МУРР), спектроскопия комбинационного рассеяния света (СКР), эллипсометрия, туннельная и атомно-силовая микроскопия.

5. Металлические кластеры. Методы получения и свойства.

6. Углеродные кластеры. Топология замкнутых углеродных кластеров - фуллеренов. Фуллерены в газовой и твердой фазе. История открытия и основные определения новых аллотропных модификаций углерода: нанотрубы, эндо- и экзофуллерены, онионы.

7. Методы получения фуллеренов. Дуговой метод, метод сжигания углеводородов, метод лазерного испарения. Преимущества и недостатки методов.

8. Методы выделения и идентификации фуллеренов. Результаты исследований фуллеренов методами масс-спектометрии, хроматографического анализа и ЯМР. Модели образования фуллеренов.

9. Типы химических связей в углеродных кластерах. sp, sp2 и sp3 гибридизованные связи. Структурные фазовые переходы в углеродных кластерах. Получение, структура и свойства углеродных пленок с различным типом sp гибридизованных связей. Новые методы синтеза алмаза, CVD алмазные пленки. Амазные и алмазоподобные углеродные пленки.

10. Получение кристаллов и пленок фуллеренов. Методы получения пленок фуллеренов, вакуумное напыление, лазерное испарение. Кристаллическая структура фуллеренов. Электронная структура фуллерена С60.

11. Электропроводность пленок фуллерена С60. Механизмы проводимости нелегированных и легированных пленок фуллерена С60.

12. Оптические свойства фуллеренов. Фотопроводимость, фотолюминесценция и нелинейные оптические фуллеренов и фуллереновых пленок.

13. Полимеризация фуллеренов. Полимеризация фуллеренов под действием излучения и давления. Механизм полимеризации фуллеренов. Кристаллическая структура фуллереновых фаз высокого давления.

14. Соединения фуллеренов с металлами. Интеркаляция. Сверхпроводимость в соединениях фуллеренов с щелочными металлами.

15. Высшие и эндоэдральные фуллерены. Особенности получения эндоэдральных фуллеренов. Экспериментальные доказательства положения гетероатома внутри углеродного каркаса.

16. Углеродные нанотрубы. Методы получения и физические свойства углеродных нанотруб. Хиральность нанотруб. Сравнительный анализ методов получения одностенных и многостенных нанотруб. Углеродные «стручки» - фуллерены внутри нанотруб.

17. Магнитные свойства углеродных кластеров. Кластеры металлов в углеродной оболочке. Парамагнетизм фуллереновых фаз высокого давления. Существующие модели парамагнетизма фуллеренов.

18. Наноалмазы. Способы получения, основные свойства. Фазовые переходы в наноалмазах в ряду графит – углерод луковичной формы – графит.

19. Проводимость кластерных структур. Одноэлектронное туннелирование и кулоновская блокада. Кластер, как возможный элементмолекулярной электроники.

20. Применения фуллеренов и их производных. Адсорбенты и катализаторы, накопители водорода, фуллереновые пленки как материал для фоторезистов, фуллеренсодержащие полимеры, новый тип солнечных элементов на основе фуллеренов. Сверхтвердые фуллереновые фазы высокого давления.

21. Применения углеродных нанотруб. Полевой транзистор на одностенной нанотрубе. Нанотрубки – как аккумулятор водорода. Автоэлектронный эмиттер электронов на основе нанотрубок.

22. Кластеры в полупроводниковых матрицах. Кластеры мышьяка в арсениде галлия. Фото- и электролюминесценция кластеров в матрицах.

23. Неорганические кластеры. Кремниевые нанокластеры. Кластерные решетки, опалы и цеолиты. Пористый кремний, получение, физические свойства. Фотонные кристаллы и их применения.

Рекомендуемая литература

Основная.

  1. Clusters of Atoms and Molecules. Theory, Experiment. Springer Series in Chemical Physics, vol.52, Editor H.Haberland, Clusters of Atoms and Molecules II. Solvation and Chemistry of free Clusters, and Embedded, Supported and Compressed Clusters. vol.56, Editor H.Haberland.
  2. M.S.Dresselhaus, G.Dresselhaus, P.C.Eklund. Science of fullerenes and carbon nanotubes. San Diego, Acad.Press, 1995.
  3. R.Saito, G.Dresselhaus, M.S.Dresselhaus. Physical properties of carbon nanotubes. Imperial college press. 1998.
  4. Perspective of fullerene nanotechnology. Ed. E.Osawa. Kluwer Acad.Publisher, 2002.
  5. Pauly H. Atom, molecule and cluster beams: Vol.1, 2. – Berlin: Springer, 2000. – (Springer ser. atom. mol., opt. plasma phys.; Vol. 32).
  6. The physics of fullerene-based and fullerene-related materials / Ed. W. Andreoni. – Dordrecht: Kluwer Academic, 2000. – (Phys. & Chem. of Mater. With Low-Dimens. Struct.;Vol. 23)
  7. Fullerenes: chemistry, physics, and technology / Eds: K.M. Kadish,R.S. Ruoff. – New York etc.: Wiley, 2000.
  8. Carbon materials for advanced technologies / Ed. T. D. Burchell. – Elsevier-Pergamon, 1999
  9. Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties, and Applications/ Eds. Dresselhaus, M.S., Dresselhaus G., Avouris Ph. – Berlin:Springer, 2001. – (Topics in Appl. Phys.; Vol.80
  10. Taylor R. Lecture notes on fullerene chemistry: A handbook for chemists. – Singapore etc.:
  11. Vohra Y.K., McCauley T.S. Diamond: growth, properties, and novel applications. - Singapore etc.: WSP, 2001
  12. H.Kuzmany, R.Winkler, T.Pichler. Infrared spectroscopy of fullerenes. J.Phys:Condens.Matter, v.7, p.6601-6624 (1995)
  13. Walt A. de Heer , W.D.Knight, M.Y.Chou, Marvin L.Cohen. Electronic Shell Structure and Metal Clusters. Solid State Physics, v.40 p.93-181, 1987.
  14. W.Andreoni. Electronic Properties of Fullerenes in the Molecular and Solid Phases: A brief Introductory Course to theoretical approaches. In: Electronic Properties of Fullerenes. Eds. H.Kuzmany et all. Springer Series in Solid State Sciences, v.117, p.85-92 (1993)

Дополнительная.

  1. Walt A.de Heer, W.D.Knight, M.Y.Chou, M.L.Cohen. Electronic Shell Structure and Metal Cluster. Solid State Physics, v.40, 1987.
  2. M.L.Cohen, W.D.Knight. The physics of metal clusters. Physics Today, December 1990, p.42 –50.
  3. L.J.de Jongh. Electronic Properties of metalcluster compounds:nanophase materials from chemical synthesis. In: Nanophase Materials, ed. G.C.Hadjipanayis and R.W.Siegel. Kluwer Academic Press, 1994, p. 349-369.
  4. Т.Л.Макарова, И.Б.Захарова. Электронная структура фуллеренов и фуллеритов. СПб.Наука. 2001.
  5. А.И.Олеской, А.Я.Флат. Использование концепции фрактала в физике конденсированной среды. УФН, 163, вып.12, с.1-50 (1993).
  6. А.В.Елецкий, Б.М.Смирнов. Фуллерены и структура углерода. УФН, т.165, № 9.
  7. Proceedings of the International Workshop “Fullerenes and Atomic Clusters special issues of Molecular Materials. (vol.4, 1994; vol.7-8, 1996; vol.10-11, 1998; vol.13, 2000) and Physics of the Solid State (vol.44, N 3-4, 2002).
  8. В.И.Трефилов, Д.В.Щур, Б.П.Тарасов, Ю.М.Шульга, А.В.Черногоренко, В.К.Пишук, С.Ю.Загинайченко. Фуллерены – материалы будущего. Изд-во АДЕФ-Украина, 2001.
  9. Б.В.Смирнов. Физика фрактальных кластеров. М., Наука, 1991.
  10. Е.Федер. Фракталы. Издательство “Мир”, 1991.
  11. Н.Ф.Гольдшлегер, А.П.Моравский. Гидриды фуллеренов: получение, свойства, сруктура. Успехи химии, т.66, № 4, 353-375 (1997).
  12. Д.Н.Конарев, Р.Н.Любовская. Донорно-акцепторные комплексы и ион-радикальные соли на основе фуллеренов. Успехи химии, т.68, № 1, 23-44 (1999).
  13. А.Н.Алешин, Ю.Ф.Бирюлин, В.Н.Згонник, Л.В.Шаронова. Оптические электрофизические свойства звездообразных фуллеренсодержащих полимеров. В Сб.Физика конденсированных сред. Материалы Зимней школы ПИЯФ-98, 1998 г.с.39-56.
  14. А.Я.Вуль. Фазовые переходы в алмазных нанокластерах. В Сб.Физика конденсированных сред. Материалы Зимней школы ПИЯФ-98, 1998 г. с.138-158.
  15. К.К.Лихарев. Микроэлектроника, №16, с. 195, (1987).
  16. H.Matsuoka , S.Kimura. Transport properties of a silicon single-electron transistor at 4.2 K. Appl.Phys.Lett, v.66, N5, p.613 - 615 (1995)
  17. С.В.Вышевский. Высокотемпературная одноэлектроника. Микроэлектроника, т.24, №4, с.243-253 (1995)
  18. R.S.Ashoori. Electrons in artifical atoms. Nature, v.379, p.413-419 (1996)
  19. R.A.Jishi, M.S.Dressenhaus. Superconductivity in graphitic intercalation compounds. Phys.Rev., B, v.45, p.12465 (1992)
  20. A.P.Ramirez. Superconductivity in A3C60. Phys.Rev.B, v.199/200 N1, p.596 (1994)
  21. M.Brack. The physics of simple metal clusters: self-consistent model and semiclasscal approaches. Rev.Mod.Phys. v.65, N3, p.677 (1993).

Программу составил:

Доктор физ.мат.наук, профессор А.Я.Вуль