asyan.org
добавить свой файл
1
Затверджую”

Декан фізичного факультету
___________________проф. Макарець М.В.

ПРОГРАМА
курсу «Спектроскопія твердого тіла»

(спеціалізація «оптика твердого тіла»,

ІV курс, VIII семестр, 36 год.)
І. Молекулярні кристали.

  1. Енергетичний спектр та хвильові функції одновимірного молекулярного ланцюжка, що складається з молекул одного сорту.

  2. Колективізація внутрішньомолекулярних збуджень у кристалі: екситони Френкеля (екситони малого радіусу).

  3. Правила відбору для оптичних переходів в екситонні стани: прямі переходи та переходи з участю фононів.

  4. Локалізовані та вільні екситони в кристалах.

  5. Екситони Френкеля в тривимірних молекулярних кристалах.


ІI. Коливальні стани кристалів. Фонони.

  1. Відмінність внутрішньомолекулярних та кристалічних коливань. Коливальні екситони Френкеля.

  2. Класифікація коливань кристалічної гратки: акустичні та оптичні коливання, оптичні полярні та неполярні коливання.

  3. Коливання одновимірного ланцюжка, що складається з молекул одного сорту. Повздовжні акустичні (LA) фонони. Узагальнення на тривимірний випадок: повздовжні (LA )та поперечні (TA) фонони.

  4. Коливання одновимірного ланцюжка, що складається з молекул різних сортів. Оптичні фонони. Узагальнення на тривимірний випадок: повздовжні оптичні (LO ) та поперечні оптичні (TO) фонони.

  5. Аналіз кристалічних коливань на прикладі молекулярних кристалів ароматичних вуглеводнів. Теоретико-груповий аналіз коливальних станів. Коливання, що проявляються у спектрах інфрачервоного поглинання та спектрах комбінаційного розсіяння.

  6. Фонони в іонних кристалах. Фононні поляритони. Спектральні прояви фононних поляритонів.

  7. Особливості взаємодії фононів з інфрачервоними, оптичними, рентгенівськими та γ-фотонами.



ІIІ. Напівпровідникові та діелектричні кристали.

ІІI.1. Зонна теорія напівпровідників.


  1. Адіабатичне наближення.

  2. Рух електрона в самоузгодженому полі електронів і ядер. Методи Хартрі та Хартрі-Фока.

  3. Трансляційна симетрія хвильових функцій. Функції Блоха.

  4. Періодичність закону дисперсії електронів у кристалах. Зони Брілюена. Метод ефективної маси.

  5. Густина станів електронів в енергетичних зонах: ізотропні та анізотропні, прямозонні та непрямозонні кристали.

  6. Оптичні спектри зона-зонних переходів:

  • Прямі дозволені переходи.

  • Прямі заборонені переходи.

  • Непрямі переходи.

  1. Критичні точки (особливості) Ван Хова в енергетичних зонах кристалів.

  2. Принципи модуляційної спектроскопії:

  • Модуляція довжини хвилі.

  • П’єзомодуляція.

  • Електромодуляція (ефект Франца-Келдиша).

  • Температурна модуляція.


ІІI.2. Екситони Ваньє-Мотта (екситони великого радіусу) в напівпровідниках.

  1. Енергетичний спектр та хвильові функції екситонів.

  2. Оптичні переходи в екситонні стани:

  • Прямі дозволені переходи.

  • Прямі заборонені переходи.

  • Непрямі переходи.

  1. Спектроскопія екситонів в сильноанізотропних та низькорозмірних напівпровідникових структурах.

  2. Екситонні спектри поглинання, відбивання та фотолюмінесценції.

  3. Екситонні поляритони.

  4. Полярони в кристалах.

  5. Екситони в сильнозбуджених кристалах: аналогія з воднем та відхилення від цієї аналогії.

  6. Біекситони (екситонні молекули) та тріони (екситонні іони).

  7. Електронно-діркова рідина металевого типу в типових напівпровідниках (Si, Ge, GaAs та ін.).

  8. Біекситонна рідина діелектричного типу в кристалах -ZnP2.

  9. Бозе-конденсація екситонів.

  10. Квантова біекситонна рідина та її імовірна надплинність в кристалах -ZnP2.



Література

  1. А. С. Давыдов, “Теория молекулярных экситонов”, М., Наука, 1968.

  2. Р. Нокс, “Теория экситонов”, М., Мир, 1966.

  3. В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников, “Физика полупроводников”, М., Наука, 1990.

  4. “Экситоны”, под. ред. Э.И. Рашба и М.Д. Стерджа, М., Наука, 1985.

  5. E. Hanamura, H.Haug, Physics Reports, 1977, Vol.33, No.4, p.209-284.

  6. C. Klingshirn, H.Haug, Physics Reports, 1981, Vol.70, No.5, p.315-398.

  7. A. Mysyrowicz, E. Fortin, E. Benson, S. Fafard, E. Hanamura, Solid State Communications, 1994, Vol.92, No.12, p.957-961.

Програму затверджено на засіданні кафедри експериментальної фізики фізичного факультету,

протокол № від

Завідувач кафедрою експериментальної фізики

_________________проф. Ящук В.М.