Программа курса "Введение в физику полупроводников"

Часть 1. Введение.

1.1. Историческое введение. Что понимали люди под словом кристалл? Особенности изложения данного курса.
1.2. Особенности конденсированного состояния вещества. Агрегатные состояния вещества. Конденсированное состояние вещества. Кристаллические и некристаллические вещества. Аморфное состояние.
1.3. Дальний и ближний порядок. Корреляция в расположении атомов вещества. Дальний, ближний и средний порядки. Корреляционная функция. Функция радиального распределения. Координационное число. Топологически упорядоченная, топологически неупорядоченная и микрокристаллитная структуры.
1.4. Типы сил взаимодействия между атомами и молекулами в конденсированном состоянии. Потенциальная энергия взаимодействия между атомами конденсированного вещества. Формула Леннарда-Джонса. Конфигурационные координаты. Ван-дер-Ваальсово взаимодействие. Ионная связь. Ковалентная связь. Металлическая связь. Водородная связь. Электронное сродство. Энергия связи.

Часть 2. Химическая связь и ближний порядок.

2.1. Орбитальная структура атома. Атомная орбиталь, слой, оболочка. Сферические гармоники. Кубические гармоники. Электронная конфигурация атома. Порядок заполнения электронных состояний. Правило Хунда.
2.2. Локальная структура вещества с ненаправленным взаимодействием. Примеры конкретных кристаллических структур. Модель жестких шаров. Простая кубическая структура. Объемноцентрированная кубическая структура. Гранецентрированная кубическая структура.
2.3. Основные свойства ковалентной связи.
2.4. Химическая связь и структура молекул. Структура молекул аммиака. Строение молекул метана.
2.5. Гибридизация атомных орбиталей в молекулах. sp3-, sp2-, sp-гибридизация. Тетраэдрическая структура связей молекул метана.
2.6. Гибридизация атомных орбиталей в кристаллах. Структура типа алмаза.
2.7. Электронная структура и химическая связь в двойных соединениях. Ионно-ковалентная связь. Структура типа цинковой обманки.

Часть 3. Геометрия идеальных кристаллов.

3.1. Трансляционная симметрия кристалла. Основные вектора. Решетка Бравэ. Основные вектора ОЦК и ГЦК структур.
3.2. Примитивная ячейка. Условная элементарная ячейка. Кристаллическая структура. Решетка с базисом. Примитивная ячейка Вигнера-Зейтца. Примеры кристаллических структур и решеток с базисом.
3.3. Обратная решетка. Обозначение точек, направлений и плоскостей в кристаллах. Индексы Миллера. Свойства обратной решетки. Атомная плоскость.
3.4. Зона Бриллюэна.

Часть 4. Симметрия кристаллов и элементы теории групп.

4.1. Преобразования симметрии. Элементы симметрии. Несобственные элементы симметрии. Винтовая ось. Плоскость скольжения.
4.2. Группы симметрии.
4.3. Порядок осей симметрии в кристаллах.
4.4.Пространственные группы и кристаллические классы. Кристаллические системы (сингонии).
4.5. Понятия о представлениях групп.

Часть 5. Взаимодействие волн с конденсированными средами.

5.1. Природа волн, используемых для структурного анализа. Рентгеновские лучи. Электроны. Нейтроны. Световые волны.
5.2.Дифракция рентгеновских лучей на дискретной структуре. Атомный и структурный факторы рассеяния.
5.3. Формула Брэгга-Вульфа.
5.4. Распространение световых волн в кристалле. Оптические и акустические фононы.

Литература

1. Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела.
2. Дж. Займан. Принципы теории твердого тела.
3. Н. Ашкрофт, Н. Мерлин. Физика твердого тела.
4. И.П. Звягин. Разработка к курсу "Введение в физику конденсированного состояния вещества".


Другие курсы, читаемые на кафедре