Материал: 4304

21

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ

1.Определение твердого тела. Кристаллические и аморфные твердые тела, связь с порядком.

2.Электронная конфигурация внешних оболочек атомов.

3.Формирование кристаллической структуры из изолированных ато-

мов.

4.Точечные и пространственные группы симметрии. Базис и кристаллическая структура. Элементарная ячейка. Решетка Браве.

5.Классификация кристаллов по типу симметрии. Связь симметрии кристаллов с симметрией тензоров, описывающих физические свойства кристаллов.

6.Определение обратной решетки. Свойства векторов обратной решетки. Плоскости решетки и индексы Миллера.

7.Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Атомный и структурный факторы рассеяния.

8.Типы связи в твердых телах. Природа сил связи атомов в кристаллической решетке. Ионная связь: энергия связи, постоянная Маделунга.

9.Природа сил отталкивания. Ковалентная связь: обменное взаимодействие, направленность и насыщенность связей.

10.Колебания атомов в решетке твердого тела. Теорема Блоха.

11.Понятие квазиимпульса. Зона Бриллюэна. Обобщение на трехмерный случай.

12.Свободный электрон, электрон в потенциальной яме, потенциальные барьеры. Кристалл, как цепочка потенциальных ям.

13.Электрон в линейной цепочке потенциальных ям. Энергетические зоны в кристаллах. Металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории.

14.Число возможных состояний для электрона в кристалле с энергией

E>Ec.

15.Распределение Ферми-Дирака и Больцмана для числа электронов в зависимости от уровня энергии. Энергия Ферми и поверхность Ферми.

16.Уравнения динамики кристаллической решетки в гармоническом приближении.

17.Классическая теория теплоемкости твердого тела.

18.Квантовомеханическая задача о гармоническом осцилляторе. Квантование энергии колебаний кристаллической решетки.

19.Распределение Планка. Квантовая теория теплоемкости.

20.Модель Эйнштейна и модель Дебая. Электронная теплоемкость.

21.Ангармонизм колебаний атомов решетки. Тепловое расширение.

22.Взаимодействие фононов.

23.Нормальные процессы и процессы переброса. Теплопроводность. Закон Видемана-Франца. Поправки к закону Дюлонга и Пти.

24.Комплексная диэлектрическая проницаемость. Связь между поглощением и преломлением света. Соотношение Крамерса-Кронига.

22

25.Методы выращивания объемных монокристаллов из жидкой и газо-

вой фаз.

26.Методы выращивания эпитаксиальных пленок. Эпитаксия из жидкой

игазовой фазы, металлоорганическая эпитаксия, молекулярно-лучевая эпитаксия.

27.Методы определения структурного совершенства и химического состава объемных кристаллов и пленок.

28.Электронный парамагнитный резонанс. Спектры ЭПР.

29.Время релаксации. Ядерный магнитный резонанс и ядерный квадрупольный резонанс.

30.Методы исследования структуры твердых тел. Рентгеновская дифрак-

ция.

31.Дифракция электронов. Дифракция нейтронов.

32.Методы исследования поверхности твердых тел. Электронная микро-

скопия.

33.Статистика носителей заряда в полупроводниках. Электроны и дырки.

34.Полупроводники с прямой и непрямой щелью. Оптическая и термическая активация.

35.Легирование полупроводников. Доноры и акцепторы. Мелкие и глубокие примеси.

36.Поверхностные состояния и поверхностные зоны. Искривление зон у поверхности. Поверхностная рекомбинация. Эффект поля.

37.Размерное квантование. Двумерные, одномерные и нуль-мерные полупроводниковые структуры.

38.Контра- и ковариантные композиционные сверхрешетки, легированные сверхрешетки.

39.Электрические и гальваномагнитные явления в двумерных структурах. Квантовый эффект Холла.

40.Неупорядоченные среды. Ближний и дальний порядок. Сильно легированные полупроводники.

41.Прыжковая проводимость. Закон Мотта. Щель подвижности.

42.Магнитные свойства веществ. Диамагнетизм и парамагнетизм. Гиромагнитное отношение.

43.Закон Кюри и закон Кюри-Вейсса.

44.Парамагнетизм Паули и диамагнетизм Ландау.

45.Понятие об обменном взаимодействии. Обменный интеграл. Ферромагне-

тизм.

46.Эффект Мейсснера. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода.

47.Вихри Абрикосова. Критический ток.

48.Туннельные эффекты в сверхпроводниках.

49.Эффект Джозефсона. Принцип действия СКВИДов.

50.Основные идеи теории Бардина-Купера-Шриффера. Электронные пары. Теория Гинзбурга-Ландау.

23

Билеты для проведения экзамена

Билет №1

Вопрос 1. Определение твердого тела. Кристаллические и аморфные твердые тела, связь с порядком.

Вопрос 2. Уравнения динамики кристаллической решетки в гармоническом приближении.

Вопрос 3. Легирование полупроводников. Доноры и акцепторы. Мелкие и глубокие примеси.

Билет №2

Вопрос 1. Электронная конфигурация внешних оболочек атомов. Вопрос 2. Классическая теория теплоемкости твердого тела. Вопрос 3. Туннельные эффекты в сверхпроводниках.

Билет №3

Вопрос 1. Формирование кристаллической структуры из изолированных атомов.

Вопрос 2. Квантовомеханическая задача о гармоническом осцилляторе. Квантование энергии колебаний кристаллической решетки.

Вопрос 3. Поверхностные состояния и поверхностные зоны. Искривление зон у поверхности. Поверхностная рекомбинация. Эффект поля.

Билет №4

Вопрос 1. Точечные и пространственные группы симметрии. Базис и кристаллическая структура. Элементарная ячейка. Решетка Браве.

Вопрос 2. Модель Эйнштейна и модель Дебая. Электронная теплоемкость.

Вопрос 3. Размерное квантование. Двумерные, одномерные и нульмерные полупроводниковые структуры.

Билет№5

Вопрос 1. Классификация кристаллов по типу симметрии. Связь симметрии кристаллов с симметрией тензоров, описывающих физические свойства кристаллов.

Вопрос 2. Распределение Планка. Квантовая теория теплоемкости. Вопрос 3. Контра- и ковариантные композиционные сверхрешетки, ле-

гированные сверхрешетки.

Билет №6

Вопрос 1. Определение обратной решетки. Свойства векторов обратной решетки.

Вопрос 2. Ангармонизм колебаний атомов решетки. Тепловое расширение. Взаимодействие фононов.

Вопрос 3. Электрические и гальваномагнитные явления в двумерных структурах. Квантовый эффект Холла.

24

Билет №7

Вопрос 1. Плоскости решетки и индексы Миллера.

Вопрос 2. Нормальные процессы и процессы переброса. Теплопроводность. Закон Видемана-Франца. Поправки к закону Дюлонга и Пти.

Вопрос 3. Основные идеи теории Бардина-Купера-Шриффера. Электронные пары. Теория Гинзбурга-Ландау.

Билет №8

Вопрос 1. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Атомный и структурный факторы рассеяния.

Вопрос 2. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Связь между поглощением и преломлением света. Соотношение Крамерса-Кронига.

Вопрос 3. Прыжковая проводимость. Закон Мотта. Щель подвижности.

Билет №9

Вопрос 1. Типы связи в твердых телах. Природа сил связи атомов в кристаллической решетке. Ионная связь: энергия связи, постоянная Маделунга.

Вопрос 2. Методы выращивания объемных монокристаллов из жидкой и газовой фаз.

Вопрос 3. Магнитные свойства веществ. Диамагнетизм и парамагнетизм. Гиромагнитное отношение.

Билет №10

Вопрос 1. Природа сил отталкивания. Ковалентная связь: обменное взаимодействие, направленность и насыщенность связей.

Вопрос 2. Методы выращивания эпитаксиальных пленок. Эпитаксия из жидкой и газовой фазы, металлоорганическая эпитаксия, молекулярнолучевая эпитаксия.

Вопрос 3. Закон Кюри и закон Кюри-Вейсса.

Билет №11

Вопрос 1. Колебания атомов в решетке твердого тела. Теорема Блоха. Вопрос 2. Методы определения структурного совершенства и химиче-

ского состава объемных кристаллов и пленок.

Вопрос 3. Парамагнетизм Паули и диамагнетизм Ландау.

Билет №12

Вопрос 1. Понятие квазиимпульса. Зона Бриллюэна. Обобщение на трехмерный случай.

Вопрос 2. Электронный парамагнитный резонанс. Спектры ЭПР. Вопрос 3. Эффект Джозефсона. Принцип действия СКВИДов.

Билет №13

Вопрос 1. Свободный электрон, электрон в потенциальной яме, потенциальные барьеры. Кристалл, как цепочка потенциальных ям.

Вопрос 2. Время релаксации. Ядерный магнитный резонанс и ядерный квадрупольный резонанс.

25

Вопрос 3. Понятие об обменном взаимодействии. Обменный интеграл. Ферромагнетизм.

Билет №14

Вопрос 1. Электрон в линейной цепочке потенциальных ям. Энергетические зоны в кристаллах. Металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории.

Вопрос 2. Методы исследования структуры твердых тел. Рентгеновская дифракция. Дифракция электронов. Дифракция нейтронов.

Вопрос 3. Эффект Мейсснера. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода.

Билет №15

Вопрос 1. Число возможных состояний для электрона в кристалле с энергией E>Ec

Вопрос 2. Методы исследования поверхности твердых тел. Электронная микроскопия.

Вопрос 3. Вихри Абрикосова. Критический ток.