010407 - Белорусский государственный университет

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет информатики
и радиоэлектроники»
«Утверждаю»
Проректор по научной работе
__________ Кузнецов А. П.
«___»____________ 2008 г.
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру
по специальности 01.04.07 «Физика конденсированного состояния»
Минск 2008
Составители:
Квасов Николай Трофимович – зав. кафедрой физики, доктор физ.-мат.
наук, профессор
Савилова Юлия Ивановна – кандидат технических наук, доцент кафедры
физики
Сергеев Иван Иванович – кандидат физ.-мат. наук, доцент, доцент кафедры
физики
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры физики
(протокол №__ от «__»______ 2008 г.)
Заведующий кафедрой___________ Квасов Н. Т.
Одобрена и рекомендована к утверждению методической комиссией
факультета компьютерных систем и сетей
(протокол №__ от «__»____ 2008 г.)
Председатель ______________ Мельник Н. И.
1. Основные закономерности строения кристаллов
1.1 Пространственная решетка. Выбор элементарной ячейки. Симметрия
кристаллов. Точечные и пространственные группы симметрии. Обратная
решетка. Типичные кристаллические структуры.
1.2 Классификация кристаллов по типам их связи: ионные, ковалентные,
металлические, молекулярные, водородные. Сопоставление различных типов
связей.
1.3 Методы определения структуры кристаллов: рентгеноструктурный
анализ, электронография, электронная микроскопия, нейтронография.
2. Дефекты в кристаллах.
2.1 Классификация дефектов кристаллической решетки.
2.2 Точечные дефекты. Образование и взаимодействие точечных дефектов.
Отжиг точечных дефектов.
2.3 Краевые и винтовые дислокации. Размножение и движение дислокаций.
Взаимодействие дислокаций. Частичные дислокации. Понятие о
дисклинациях.
2.4 Двумерные и трехмерные дефекты.
3. Твердые растворы и химические соединения металлов.
3.1 Фазовые диаграммы:эвтектического типа, перитектического типа, с
образованием химических соединений, тройных соединений.
3.2 Фазовые превращения.Правило фаз Гиббса.
3.3.Твёдые растворы.
3.4.Интерметаллические соединения.
4.Диффузия.
4.1. Математическое описание диффузии.
4.2.Механизмы диффузии.
4.3.Диффузия в твёдых растворах замещения и внедрения.
4.4.Движущая сила диффузионного переноса.
4.5. Диффузия в поле напряжений. Электроперенос.
4.6.Методы определения коэффициентов диффузии.
5.Тепловые свойства твёдых тел.
5.1.Особенности теплового движения в твёдых телах.Гармоническое
приближение.Теплоёмкость твёдых тел,закон Дюлонга и Пти.
5.2.Классическая теория теплоёмкости Эйнштейна. Фононы. Теория
Дебая.Расчёт дебаевского спектра.
5.3.Колебания в кристалле как в дискретной
системе.
Случай
одномерной цепочки атомов. Колебания в кристаллах со сложным
базисом. Оптические и акустические фононы. Фононные спектры в твердых
тел.Характеристическая температура.
5.4.Ангармонизм колебаний атомов в кристаллах и природа теплового
расширения. Связь коэффициента теплового расширения с температурой
плавления.
6.Электроны в твёдых телах.
6.1.Уравнение
Шрёдингера.Одноэлектроное
приближение.Теорема
Блоха.Модель Кронига-Пенни.
6.2.Зоны Бриллюэна. Квазиимпульс
и
скорость
электрона
в
кристалле.Заполнение зон электронами: металлы,
полупроводники,
диэлектрики.
6.3.Эффективная масса электрона.Тензор эффективной массы.
6.4.Поверхность Ферми.Плотность состояний. Построение поверхности
Ферми по методу Харрисона.
6.5.Форма изоэнергетической поверхности вблизи экстремальных точек
зоны Бриллюэна.
6.6.Распределение Ферми-Дирака.Энергия Ферми и еq зависимость от
температуры.
6.7.Эксперементальные методы определения электронной
структуры
твёдых тел.
7.Кинетические явления в твeрдых телах.
7.1.Кинетическое уравнение Больцмана. Интеграл столкновений. Время
релаксации.
7.2.Расчет кинетических эффектов для стандартной зоны.Плотность
электрического тока и потока энергии.
7.3.Электропроводность твердых тел. Концентрация и подвижность
носителей тока в полупроводниках, влияние температуры. Температурная
зависимость электросопротивления металлов.
Правило
Матиссена.
Влияние дефектов и примесей на электропроводность металлов и
полупроводников.Электропроводность тонких пленок.
7.4.Соотношения Онзагера для процессов переноса. Термоэлектрические
эффекты. Гальваномагнитные и термомагнитные эффекты.
7.5.Теплопроводность твердых
тел.
Решеточная
и
электронная
теплопроводность. Теория Дебая И Пайерлса. Фонон-фононное
рассеяние.
Закон
Видемана-Франца.
Фотонная
и
экстионная
теплопроводность.
7.6.Сверхпроводимость.Высокотемпературная сверхпроводимость.
8.Магнитные свойства твердых тел.
8.1.Физическая классификация магнетиков.
8.2.Диамагнетизм.
Теория
Ланжавена.
Диамагнетизм
сферически
несимметричных систем. Диамагнетизм Ландау.
8.3.Парамагнетизм.
Учет
пространственного
квантования
в
классической теории парамагнетизма. Законы Кюри и Кюри-Вейса для
парамагнетиков. Парамагнетизм электронов проводимости.
8.4.Ферромагнетизм. Теория Вейса. Зависимость намагниченности от поля.
Обменное взаимодействие. Ферромагнитные домены. Стенки Блоха и стенки
Нееля. Намагничевание ферромагнетиков во внешнем магнитном поле.
8.5. Антиферромагнетизм и ферримагнетизм. Магнитная
структура
антиферромагнетиков, особенности обменного взаимодействия. Свойства
антиферромагнетиков в слабых и сильных магнитных полях.
Кристаллическая и магнитная структура ферримагнетиков. Ферриты в
сильных магнитных полях.
9. Свойства диэлектриков.
9.1 Классификация и виды поляризации диэлектриков.
9.2 Выделение различных вкладов поляризации из частотной
зависимости диэлектрической проницаемости.
9.3 Поляризация неполярных диэлектриков. Поляризация ионных
кристаллов.
9.4 Поляризация дипольных диэлектриков. Поляризация
сегнетоэлектриков и электретов.
Литература
1. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М., Наука, 1978.
2 Вейсс Р. Физика твердого тела., М.,Атомиздат, 1968.
3 Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела., М., Мир, 1969.
4 Шаскольская М.П. Кристаллография. М., Высшая школа, 1976.
5 Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефнкты в кристаллах, М., Мир,
1966.
6 Хирт Дж. Лоте И. Теория дислокаций. М., Атомиздат, 1972.
7 Сб."Точечные дефекты в твердых телах".М., Мир. 1979.
8 Блэйкмор Дж. Физика твердого состояния. М., Металлургия. 1972.
9 Блатт Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах. М., Мир,
1971.
10 Вонсовский С.В. Магнетизм. М., Мир, 1971. М., Наука, 1971.
11 Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. Изд. МГУ, 1976.
12 Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М., Металлургия, 1978.
13 Шульце Г. Металлофизика. М., Мир, 1971.
14 Русаков А.А., Рентгенография металлов. М., Атомиздат, 1977.
15 Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н.
Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия., М.,
Металлургия, 1982.
16 Горбачев В.В., Спицына Л.Г. Физика полупроводников и металлов. М.,
Металлургия, 1976.
17 Чопра К.Л. Электрические явления в тонких пленках. М., Мир, 1972.
18 Уманский Я.С. Скаков Ю.А. Физика металлов. М., Металлургия,
1978.
19 Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М., Высш. школа,
1985.