Прикладная квантовая механика в радиоэлектронике (265,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 630.145:621.37/39(075.8) ББК 22.314я73 М207 Печатается по решению кафедры радиотехнической электроники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета (протокол № 8 от 8 апреля 2021 г.) Рецензенты: кандидат технических наук, ведущий специалист АО «Калугаприбор» И. М. Пономарёв доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики Института нанотехнологий, электроники и приборостроения А. М. Гаврилов Малышев, И. В. М207 Прикладная квантовая механика в радиоэлектронике : учебное пособие / И. В. Малышев, Н. В. Паршина ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2021. – 177 с. ISBN 978-5-9275-3978-9 В настоящем учебном пособии, состоящем из двух книг, приведён материал, входящий в состав программы курса «Квантовая механика и статистическая физика». В первой части пособия рассматриваются основные положения квантовой механики и теория колебаний различного типа в объёме кристаллических структур диэлектриков, полупроводников и металлов. Рассмотрены также кинетические процессы в различных твердотельных кристаллических структурах, применяемых в полупроводниковой радиоэлектронике. В учебном пособии также имеются контрольные вопросы для проверки уровня освоения материала и справочные базовые соотношения операторного исчисления. Пособие предназначено также для курсов, изучаемых в бакалаврских направлениях подготовки 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи», но может представлять интерес и для обучающихся на других направлениях. УДК 630.145:621.37/39(075.8) ББК 22.314я73 ISBN 978-5-9275-3978-9 © Южный федеральный университет, 2021 © Малышев И. В., Паршина Н. В., 2021 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2021 2

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….. 5 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В КВАНТОВОЙ МЕХАНИКЕ ………………………………………… 6 1.1. Основные уравнения квантовой механики – соотношения Гейзенберга – Бора ………………………………………………… 1.2. Применение операторных функций в квантовой механике … 10 6 1.3. Структуры твердых тел и их молекулярно-энергетические связи с квантово-механических позиций …………………………... 26 1.4. Основные свойства кристаллических решеток твердых тел и их пространственные особенности ………………………………… 34 1.5. Квантово-механические особенности кристаллической трансляционной симметрии ……………………………………….. 40 2. ТЕОРИЯ КОЛЕБАНИЙ ФОНОННОГО ТИПА В ОБЪЁМЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР ……………………………….. 2.1. Фононные колебания в кристаллических решетках молекулярного и ковалентного видов …………………………….. 2.2. Решёточная теплоёмкость кристаллов, вызванная фононными взаимодействиями …………………………………………………... 46 46 68 2.3. Получение и анализ уравнения состояния в твердотельных структурах …………………………………………………………… 74 2.4. Особенность ионных кристаллов и возникновение фононов в их объемах …………………………………………………………… 78 2.5. Влияние процессов рассеяния в кристаллической решётке на спектральную характеристику колебаний нейтронов ……………… 96 3. ВОЛНОВАЯ ТЕОРИЯ ПЛАЗМОНОВ …………………………… 103 3.1. Электронные кинетические эффекты в структурах металлов и полупроводников и возникновение в них плазменных колебаний 103 3.2. Свойства и особенности длинноволнового диапазона плазмонных колебаний. Условие приближения хаотических фаз для электронной плотности ……………………………………………... 108 3.3. Теоретическое и экспериментальное рассмотрение плазменных колебаний электронов (плазмонов) в объёме кристаллической решетки как экранирующий эффект кулоновского взаимодействия зарядов ………………………………………………………………... 112 4. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПОВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ … 117 3

Стр.4

Оглавление 4.1. Основные принципы взаимодействия электронов в объёме кристалла с периодическими полями ……………………………… 117 4.2. Изменчивость эффективной массы электронов в кристалле и методы её вычисления ……………………………………………… 121 4.3. Расчёты параметров состояний электрона при помощи методов с различными приближениями …………………………… 125 4.4. Процессы вторичного квантования электронных систем …… 136 4.5. Классификация твердых тел по их энергетическим зонным структурам …………………………………………………………… 142 4.6. Понятия плотности электронных состояний и изоэнергетических поверхностей ………………………………………………... 4.7. Электронная статистика в объёме твердых тел ……………….. 146 150 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………….. 166 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ………………………………………... 167 ПРИЛОЖЕНИЕ (справочные данные) ……….……………………… 170 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………. 175 4

Стр.5