Введение в физику твердого тела
Автор программы: доцент, к. ф.-м. н., Рыжкин И. А.
Цель дисциплины: дать студенту систематические знания основных разделов современной физики твердого тела, познакомить с основными моделями и методами, необходимыми для дальнейшей самостоятельной работы.
Задачи: развитие у студентов навыков физического мышления, умения ставить и решать задачи, свободно владеть основными определениями и терминологией в рамках данного курса, а также умения чтения и критического анализа научных публикаций по теме курса.
Краткое содержание дисциплины:
1 | Типы связи конденсированных сред: ионная, металлическая, ковалентная, водородная и молекулярная связи. |
2 |
Классификация конденсированных сред по типу порядка: кристаллы, аморфные материалы, жидкости, жидкие кристаллы, квазикристаллы, фуллерены и нанотрубки, структуры с топологическим параметром порядка. |
3 |
Структура кристаллов: 2D и 3D решетки Браве, трансляционные, точечные и пространственные группы, обратные решетки, рассеяние рентгеновских лучей, нейтронов и электронов в периодических структурах. |
4 |
Колебания решетки, фононы, фононная теплоемкость и теплопроводность кристаллов. Неустойчивость 1D и 2D решеток. Особенности тепловых свойств аморфных материалов, теория двухуровневых систем. |
5 |
Квантовая механика частицы в периодическом потенциале, теорема Блоха, функции Блоха и Ваннье, квазиимпульс, плотность состояний, метод почти свободных электронов и метод сильной связи. |
6 |
Метод эффективной массы для описания движения электронов, влияние дефектов на электронный спектр, поверхностные состояния. |
7 |
Спин-орбитальное взаимодействие, его влияние на электронный спектр, уравнение Дирака. Топологические свойства зонной структуры и топологические изоляторы. |
8 |
Электронный транспорт, уравнение Больцмана, метод функций Грина, квантовый транспорт в низко размерных и ограниченных системах, баллистический транспорт и локализация. |
9 |
Много частичные системы, метод вторичного квантования, фермионы и бозоны. Сильно коррелированные системы, концепция квазичастиц: фононы, электроны, экситоны, магноны, анионы и другие. |
10 |
Магнетизм атомов и молекул, виды магнитного взаимодействия, ферро-магнетизм, спиновые стекла и спиновый лед, модели Изинга и Гейзенберга, спиновые волны, образование доменов. |
11 |
Магнитные свойства металлов, диамагнетизм, парамагнетизм, модель Хаббарда, спиновый лед и спиновая жидкость, магнитные монополи в спиновом льде. |
12 |
Сверхпроводимость, модель Гинзбурга-Ландау, теория БКШ и метод Боголюбова, два вида сверхпроводников (I и II рода), абрикосовские вихри, эффект Джозефсона. |
13 |
Эффект Холла, квантовый эффект и, дробный квантовый эффект Холла, топологический параметр порядка. |
14 |
Конденсация Бозе-Эйнштейна, незапутанные и запутанные много частичные состояния. |
Общая трудоемкость дисциплины: 4 зачетные единицы.
Форма промежуточной аттестации: экзамен.