Программа курса "Низкоразмерные электронные системы в полупроводниковых наноструктурах"
профессор, д.ф.-м.н. В. А. Волков

ФФКЭ, 5 курс, 10 семестр

  1. Общие сведения о полупроводниковых наноструктурах. Их значение для фундаментальной и прикладной науки. Области применений. Квантовые размерные эффекты.
     
  2. Размерное квантование: квантовые ямы (КЯ) в гетероструктурах, волновые функции и спектр электрона в прямоугольной и квазитреугольной яме, двумерные подзоны, условия наблюдения размерного квантования. Квантовые проволоки и квантовые точки. Спектр и плотность электронных состояний в системах различной размерности (3D, 2D, 1D, 0D): а) для электронов с параболическим законом дисперсии, б) для электронов с ультрарелятивистским спектром (графен).
     
  3. Системы, в которых реализуется 2D электронный газ: пленки полуметаллов, МДП-структуры на основе кремния, селективно легированные гетероструктуры , гетероструктуры с квантовыми ямами, сверхрешетки, графен. Молекулярно-пучковая эпитаксия и MOCVD: рост наноструктур III-V с КЯ и точками.
     
  4. Полевые транзисторы с двумерным электронным газом: на основе кремниевой МДП-структуры (MOSFET) и на основе гетероструктуры (HEMT); их сравнительные характеристики.
     
  5. 2D оптика и электрооптика. Принципиальные составляющие высокоскоростной оптоволоконной линии связи. Гетеролазеры с квантовыми ямами: геометрия, зонная диаграмма, пороговый ток. Области применений. Гетеролазеры с квантовыми точками.
     
  6. Межзонное поглощение в структурах с квантовыми ямами. 2D экситон: энергия связи и влияние электрического поля, квантово-размерный эффект Штарка и его применения в оптических КЯ- модуляторах. Преимущества КЯ модуляторов над объемными модуляторами.
     
  7. Туннелирование. Туннельный диод Esaki: достоинства и недостатки. Резонансное туннелирование и резонансный туннельный диод: энергетическая диаграмма и объяснение ВАХ. Методы роста структур для РТД.
     
  8. Проводимость 2D -систем. Квантовый точечный контакт и квантование баллистической проводимости, условия наблюдения.
     
  9. 2D проводимость и кондактанс: тензор 2D проводимости и тензор 2D сопротивления в классически сильных магнитных полях. Проводимость в квантующих магнитных полях, эффект Шубникова-де Гааза. Экспериментальная реализация: измерения с использованием холловского моста и диска Корбино.
     
  10. Межэлектронное взаимодействие.в низкоразмерных системах. Поверхностные и низкоразмерные плазмоны. Представление о плазмонике.
     
  11. Универсальность холловского кондактанса. Целочисленный квантовый эффект Холла в системах на основе кремния и арсенида галлия. Квантовый эффект Холла в графене. Представление о дробном квантовом эффекте Холла.

Литература

  1. Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела. В 2-х томах. Мир, 1979
  2. А.Я. Шик и др. Физика низкоразмерных систем. Наука, С-Пб, 2001.
  3. Й. Имри. Введение в мезоскопическую физику (пер. с англ. 2002 г., изд. Физматлит, М.)
  4. Питер Ю, Мануэль Кардона. Основы физики полупроводников (пер. с англ. 2002 г., изд. Физматлит, М.)
  5. Драгунов В.П., Неизвестный И.Г., Гридчин В.А. Основы наноэлектроники. Новосибирск, изд. НГТУ, 2000.
  6. Демиховский В.Я., Вугальтер Г.А. Физика квантовых низкоразмерных структур. М., "Логос", 2000.
  7. Физическая энциклопедия (в 5 томах, М., издание конца 80-х – середины 90-х годов ХХ века), статьи "Квантовые размерные эффекты", "Квантовый эффект Холла" и др., см. перекрестные ссылки в текстах этих статей.
  8. A. Geim, K. Novoselov. REVIEW:_”The Rice_of_Graphene”. Nature Materials, 6, 183,2007 (см. также ArXiv: cond-mat/0702595)

© ИРЭ РАН   2008