000549 Электронная теория твердого тела

Electronic Theory of Solid State

Профессор А.Н. Кучма

Целью курса является изучение основ теоретического описания электронной системы твердых тел, где, наряду с проблемами, присущими любой многочастичной системе, должны адекватно учитываться особенности, порождаемые наличием кристаллической структуры и ее спецификой

Излагаются основы теоретического описания электронной системы твердых тел, рассматриваются характерные особенности электронного энергетического спектра. Описывается динамика электронов проводимости в электрическом и магнитном полях, квантование движения электронов в магнитном поле. Детально обсуждается статистика носителей тока в металлах и полупроводниках. В качестве примеров неравновесных процессов рассмотрены такие явления электронного переноса, как электро- и теплопроводность, термоэлектричество, приводится расчет соответствующих кинетических коэффициентов.

Результатом освоения курса должно стать владение методами описания электронной энергетической структуры и расчета равновесных характеристик электронной системы металлов и полупроводников, методами описания явлений переноса и расчета соответствующих кинетических коэффициентов.

Структура и содержание учебных занятий

Примерный перечень вопросов к экзамену:

1. Стационарные соcтояния электрона в периодическом потенциале. Теорема Блоха.

2. Скорость электрона и эффективная масса.

3. Плотность электронных состояний.

4. Электрон как волновой пакет, уравнение движения в электрическом поле.

5. Динамика электрона в магнитном поле, циклотронная частота.

6. Квазиклассическое квантование движения и вырождение уровней энергии электрона в однородном магнитном поле.

7. Плотность электронных состояний в магнитном поле. Диамагнетизм электронов проводимости, спиновый парамагнетизм.

8. Электронная теплоемкость металлов.

9. Статистика электронов и дырок в собственных полупроводниках.

10. Примесные полупроводники, особенности температурной зависимости химического потенциала.

11. Кинетическое уравнение для электронной функции распределения. Свойства интеграла столкновений.

12. Интеграл столкновений при потенциальном рассеянии на примесях.

13. Проводимость металлов.

14. Перенос энергии, электронная теплопроводность.

15. Явление термоэлектричества, дифференциальная термоэдс.

16. Колебания кристаллической решетки. Фононы.

17. Электрон-фононное взаимодействие.

18. Фононный вклад в сопротивление металлов.

19. Рассеяние электронов магнитными примесями.

20. Проводимость в присутствии внешнего магнитного поля. Эффект Холла.

21. Высокочастотная проводимость. Скин-эффект.

22. Пространственная нелокальность проводимости, основные параметры.

23. Электромагнитные возбуждения в электронной системе.

Список обязательной литературы

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

2. В.Л.Бонч-Бруевич, С.Г.Калашников. Физика полупроводников, М., 1977

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

4. Р.Уайт. Квантовая теория магнетизма, М., 1985

Список дополнительной литературы

1. У.Харрисон. Теория твердого тела. М., 1972

2. И.М.Лифшиц, М.Я.Азбель, М.И.Каганов. Электронная теория металлов. М., 1971

3. Е.А.Памятных, Е.А.Туров. Основы электродинамики материальных сред в переменных и неоднородных полях. М., 1999