Введение в физику твердого тела и нанофизику. Специальный курс физики. Конспект лекций (200,00 руб.)

Стр.2

Стр.85

Стр.86

Стр.87

УДК 539.2(075.8) Ч-497 Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, профессор В.К. Черепанова канд. техн. наук, доцент С.В. Спутай Работа подготовлена на кафедре общей физики для студентов Ⅱ курса МТФ направлений 15.03.02 и 15.03.05 дневной формы обучения Ч-497 Введение в физику твердого тела и нанофизику. Специальный курс физики. Конспект лекций: учебное пособие / А.П. Чернышев. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. – 88 с. Чернышев А.П. ISBN 978-5-7782-4048-3 В настоящее время идет быстрое развитие элементной базы микроэлектроники. Элементная база изменяется на всех уровнях характерных размеров: от нанометровых элементов микроэлектроники, построенных с применением наночастиц, нанопроволоки и тонких пленок, до электронных компонентов с геометрическими размерами элементов порядка нескольких микрометров. Специальный курс физики позволяет познакомить студентов с основными физическими принципами, положенными в основу разработки и использования современной элементной базы микроэлектроники. Для этого студенты изучают соответствующие разделы квантовой механики, физики твердого тела и квантовой оптики. Настоящее пособие призвано помочь в изучении специального курса физики как на аудиторных занятиях, так и при самостоятельном изучении. Пособие предназначено для студентов МТФ, обучающихся по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» и 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» дневной формы обучения. УДК 539.2(075.8) ISBN 978-5-7782-4048-3 © Чернышев А.П., 2019 © Новосибирский государственный технический университет, 2019 2

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Кристаллические решетки и структуры ....................................................... 3 1.1. Классификация кристаллических структур по их характерному размеру ............................................................................................................ 3 1.2. Радиальная функция распределения ............................................................ 5 1.3. Радиальная парная корреляционная функция g(r) ...................................... 6 1.4. Решетка Браве ................................................................................................ 7 1.5. Решетка Браве для двумерных кристаллов ................................................ 10 1.6. Кристаллическая структура химических соединений .............................. 11 1.7. Ячейка Вигнера–Зейтца ............................................................................... 14 1.8 Индексы Миллера ......................................................................................... 15 Задача для самопроверки ................................................................................... 17 2. Дифракция потоков частиц и рентгеновского излучения на кристаллах ................................................................................................... 18 2.1. Волны де Бройля. Формула де Бройля ....................................................... 18 2.2. Дифракция электронов и молекул .............................................................. 19 Задача для самопроверки ................................................................................... 21 2.3. Дифракция рентгеновских лучей................................................................ 22 2.4. Интенсивность рассеяния рентгеновского излучения и частиц на кристаллах ............................................................................................... 25 2.5. Расчет амплитуды рассеяния решеткой Браве .......................................... 28 2.6. (Геометрический) структурный фактор и обратная решетка ................... 29 2.7. Зона Бриллюэна ............................................................................................ 32 85

Стр.85

2.8. Расчет структурного фактора базиса. Законы погасания для различных типов структур ................................................................... 34 2.9. Атомный фактор рассеяния (форм-фактор атома) .................................... 35 Задача для самопроверки ................................................................................... 36 Задача для самопроверки ................................................................................... 37 3. Распределение фермионов и бозонов по энергиям .................................... 38 3.1. Микроскопическое описание состояния термодинамической системы ......................................................................................................... 38 3.2. Макроскопическое описание состояния термодинамической системы. Статистический вес ...................................................................................... 39 3.3. Фермионы ..................................................................................................... 40 3.4. Второе начало термодинамики. Температура ........................................... 42 3.5. Системы с переменным числом частиц ..................................................... 44 3.6. Бозоны. Распределение Бозе–Эйнштейна .................................................. 46 4. Колебания кристаллической решетки ......................................................... 48 4.1. Нормальные колебания решётки ................................................................ 48 4.2. Дисперсионные кривые ............................................................................... 49 4.3. Спектр нормальных колебаний решетки ................................................... 55 4.4. Квантовый гармонический осциллятор (общие свойства). Фононы ....... 57 4.5. Теплоемкость кристаллической решетки при постоянном объеме ......... 60 4.6. Теплоемкость электронного газа ................................................................ 62 Задача для самопроверки ................................................................................... 63 4.7. Тепловое расширение твердых тел ............................................................ 65 Задача для самопроверки ................................................................................... 67 5. Уравнение Шрёдингера .................................................................................. 69 5.1. Волновая функция (пси-функция) .............................................................. 69 5.2. Временнóе и стационарное уравнения Шрёдингера при наличии взаимодействия ............................................................................................. 71 5.3. Бесконечно глубокая одномерная потенциальная яма ............................. 72 5.4. Собственные значения и собственные функции. Ортогональность собственных функций ................................................... 75 Задача для самопроверки ................................................................................... 77 86

Стр.86

5.5. Принцип суперпозиции и среднее значение физической величины ....... 77 5.6. Прохождение частиц через потенциальный барьер «Туннельный эффект» («ступенька») ........................................................ 78 5.7. Гармонический осциллятор ........................................................................ 81 Задача для самопроверки ................................................................................... 82 Библиографический список .................................................................................. 84 87

Стр.87