Диэлектрические и магнитные свойства твердых тел

Программу составил член.-корр. РАН, профессор, д.ф.-м.н. И.В.Кукушкин

Аннотация
Зонная структура полупроводников. Метод эффективной массы. Равновесная статистика носителей заряда. Неравновесные носители тока в полупроводнике. Рекомбинация электронов и дырок типа "зона-зона". Рекомбинация через примеси и дефекты. P-N переход. Глубокие центры в полупроводниках. Структурные дефекты в кремнии и арсениде галлия. Сильные электрические поля. Низкоразмерные системы.

ПРОГРАММА КУРСА

1. Проводимость твердых тел. Металлы, полуметаллы, полупроводники и диэлектрики. Температурная зависимость проводимости, собственная и примесная проводимость.

2. Зонная структура твердых тел. Модель почти свободных электронов. Энергетические щели. Зонные структуры металлов, полуметаллов, полупроводников и диэлектриков. Электроны, дырки, эффективные массы.

3. Виды диэлектриков. Полярные и неполярные молекулы. Наведенная и ориентационная поляризация. Твердые диэлектрики. Атомные, ионные и молекулярные кристаллы.

4. Электронная и ионная поляризуемости. Ориентационная поляризуемость. Закон Кюри. Частотная зависимость поляризуемости. Распространение электромагнитные волн в диэлектриках и металлах. Отражение и поглощение. Действительная и комплексная части диэлектрической проницаемости.

5. Деполяризующий геометрический фактор. Локальное электрическое поле на атоме. Формула Клаузиуса-Мосотти для диэлектрической проницаемости.

6. Отражение и преломление света на границе диэлектриков. Просветление оптики Диэлектрические зеркала.

7. Сегнетоэлектрики. Классификация СЭ кристаллов. Перовскит BaTiO3 Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Температурные зависимости поляризации и диэлектрической проницаемости. Микроскопическое описание природы фазовых переходов. Доменная структура и кристаллическая неустойчивость сегнетоэлектриков.

8. Пробой диэлектриков. Ионный микроскоп.

9. Виды магнетиков. Определение и знак магнитной восприимчивости. Опыт Штерна-Герлаха. Причины магнетизма. Магнетизм как квантовый эффект. Теорема Ван Лееван Магнетизм как релятивистский эффект. Соотношение электронного и ядерного магнетизма.

10. Парамагнетики. Необходимые условия парамагнетизма. Парамагнетизм Ланжевена. Закон Кюри. Квантовая теория парамагнетизма. Парамагнетизм Паули для свободных электронов в металлах. Получение низких температур методом адиабатического размагничивания.

11. Диамагнетики. Диамагнетизм Ланжевена. Спектр электрона в магнитном поле Диамагнетизм Ландау для свободных электронов. Соотношение между парамагнетизме] Паули и диамагнетизмом Ландау.

12. Ферромагнетики - основные физические свойства. Формальная теория ферромагнетизма Вейса. Спонтанная намагниченность и "внутреннее молекулярное" поле. Обменный интеграл и молекула водорода. Свойства переходных элементов. Связь феррс магнитных свойств со знаком и величиной обменного интеграла. Антиферромагнетиз: и ферримагнетизм.

13. Циклотронный резонанс (ЦР). Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) Ядерный магнитный резонанс (ЯМР).

14. Динамическая ориентация ядер. Эффект Оверхаузера. Оптическое ориентирование электронов и ядер циркулярно-поляризованым светом. Сверхтонкое взаимодействие Сдвиг Найта.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

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

2. Р.М.Уайт Квантовая теория магнетизма М., Мир, 1985

3. Н. Ашкрофт, М. Мермин Физика твердого тела М., Мир, 1980

4. В. Браун Диэлектрики М., Мир, 1981

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Дж.Блейкмор Физика твердого тела М., Мир, 1988

2. Д. Маттис Теория магнетизма М. Мир, 1987

3. С. Тикадзуми Физика ферромагнетизма, Мир, 1983

4. А. Абрагам Ядерный магнетизм М., ИЛ, 1963

5. К. Джефферис Динамическая ориентация ядер М, 1979