Влияние внешних воздействий на квантово-механические процессы в материалах радиоэлектроники (256,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 630.145:621.37/39(075.8) ББК 2.314я73 М207 Печатается по решению кафедры радиотехнической электроники и наноэлектроники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета (протокол № 10 от 10 июня 2022 г.) Рецензенты: кандидат технических наук, начальник НТЦ АО «Калугаприбор» И. В. Бессонов кандидат физико-математических наук, заведующий кафедрой физики Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета А. Б. Колпачев Малышев, И. В. М207 Влияние внешних воздействий на квантово-механические процессы в материалах радиоэлектроники : учебное пособие / И. В. Малышев, Н. В. Паршина ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2022. – 171 с. ISBN 978-5-9275-4259-8 Настоящее учебное пособие представляет собой вторую часть рабочего материала, входящего в состав программы курса «Квантовая механика и статистическая физика», изучаемых в бакалаврских направлениях подготовки 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи». В пособии изложены разделы квантовой механики, посвященные внешним воздействиям температуры и магнитных полей, а также образованию поверхностных и объёмных дефектов и их учёту в рассмотрениях изменений энергетических состояний, которые влияют на свойства некоторых материалов радиоэлектроники. Подробно рассмотрены теория сверхпроводимости металлов, образование и взаимодействие ряда квазичастиц: поверхностных поляритонов, спиновых волн, плазмонов и магнонов при указанных внешних воздействиях. В учебном пособии также имеются контрольные вопросы для проверки уровня освоения материала. Пособие предназначено для курсов, изучаемых в бакалаврских направлениях подготовки 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи», но может быть использовано и для обучающихся на других направлениях. УДК 630.145:621.37/39(075.8) ББК 2.314я73 ISBN 978-5-9275-4259-8 © Южный федеральный университет, 2022 © Малышев И. В., Паршина Н. В., 2022 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2022 2

Стр.3

Содержание СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………… 5 1. ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ГАЗА В УСЛОВИЯХ СЛАБЫХ И СИЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ………………. 1.1. Поведение электронного газа в слабых магнитных полях ….. 1.2. Магнитные свойства электронного газа в условиях воздействия сильных полей ……………………………………………….. 6 6 13 1.3. Понятия о квантовой ферми-жидкости и её элементарных электронных возбуждениях в металлах …………………………… 18 1.4. Экситоны связанных состояний (Ванье-Мотта) ……………... 30 2. МАГНИТОУПОРЯДОЧЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР. МАГНОНЫ ……………….. 2.1. Типы состояний магнитоупорядоченных твердотельных структур …………………………………………………………………….. 2.2. Магнитно-фазовые превращения. Молекулярное поле Вейсса 38 38 41 2.3. Спиновые гамильтонианы магнитоупорядоченных систем … 50 2.4. Спиновые волны и магноны в ферромагнетиках …………….. 54 2.5. Эффекты взаимодействия магнонов, теплоемкость магнонного газа и статистические свойства ………………………………. 62 2.6. Поведение магнонов и спиновых волн в антиферромагнитных материалах ……………………………………………………... 65 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ И ФОНОНОВ В ОБЪЁМАХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЁТОК ………………. 69 3.1. Применение в ковалентных кристаллах метода потенциала деформации ………………………………………………………… 70 3.2. Взаимодействие электронов и фононов в объёмах ионных кристаллов ………………………………………………………….. 3.3. Квантово-механическое представление сверхпроводимости 77 87 4. СПЕКТРАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ВОЗБУЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ ……………………………………………………….. 104 4.1. Классификация дефектов ……………………………………… 104 3

Стр.4

Содержание 4.2.Участие точечных дефектов в изменениях спектральных компонент элементарных возбуждений кристаллической структуры 121 4.3. Понятия о поверхностных элементарных энергетических квазичастицах. Плазмоны, фононы и магноны …………………… 139 4.4. Поверхностные поляритоны ………………………………….. 154 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ……………………………………….. 165 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………. 168 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………… 169 4

Стр.5