Содержание и назначение ресурса.

УМК «Физика полупроводниковых наноструктур» представляет собой электронный образовательный ресурс, включающий:

• электронное интерактивное учебное пособие с изложением теоретического материала;
• задачи для проведения практических занятий;
• контрольные тестовые задания;
• вопросы для самопроверки;
• примерные вопросы для контроля по дисциплине (зачет, экзамен);
• анимированные  демонстрационные модели, иллюстрирующие суть физических процессов, протекающих в наноструктурах;
• список литературы;
• глоссарий.

 

 

Структура и содержание

Основные квантово-размерные структуры

Условия наблюдения квантовых размерных эффектов. Примеры структур с двумерным электронным газом (полупроводниковые и полуметаллические пленки,  МДП-структуры, гетероструктуры, дельта-слои, наноструктурные материалы). Квантовые нити. Квантовые точки. Сверхрешетки различных типов (полупроводниковые композиционные, типа полуметалл–полупроводник, на основе кремния и МДП–структур, легированные, композиционно-легированные, квазипериодические и непериодические).

 

Энергетический спектр

Изолированные квантовые ямы, нити, точки. Одномерные сверхрешетки. Локализованные состояния (мелкие водородоподобные примеси, экситоны Мота). Размерное квантование во внешних полях (двумерные системы в магнитном поле, квантовые ямы и сверхрешетки в электрическом поле).

Плотность состояний и концентрация носителей заряда

Изолированные квантовые ямы и нити.  Сверхрешетки.

 

Оптические свойства

Общие свойства. Межзонное поглощение в квантовых ямах и сверхрешетках, в квантовых нитях. Межподзонное поглощение в квантовых ямах и сверхрешетках. Фотодетекторы ИК-излучения.

 

Кинетические явления

Неравновесная функция распределения в низкоразмерных структурах. Планарный перенос в квантовых ямах. Вертикальный перенос в сверхрешетках (область омической проводимости, отрицательная дифференциальная проводимость в классических полях, резонансное туннелирование в области штарковской локализации). Баллистическая проводимость квантовых нитей. Квантовый эффект Холла (КЭХ) в квантовых ямах (классическая теория целочисленного КЭХ, влияние эффектов локализации на КЭХ). Баллистический перенос в КЯ. Кулоновская блокада в КТ.

 

Резонансное туннелирование

Прохождение электронов в структурах с одиночными квантовыми ямами и потенциальными барьерами (коэффициент пропускания и резонансное прохождение электронов над квантовой ямой, коэффициент пропускания и резонансное прохождение электронов над потенциальным барьером). Туннелирование электронов через двухбарьерную квантовую структуру (ДБКС) (прохождение электромагнитных волн через резонатор Фабри – Перо, резонансные частоты, энергетический спектр электронов в изолированной несимметричной КЯ, естественное и релаксационное уширения уровней энергии в квантовой яме ДБКС, туннелирование электронов через ДБКС в области резонансных значений энергии, формула Лоренца). Резонансно-туннельный диод (РТД) (строение и действие, ВАХ и ОДП идеального РТД, эквивалентная схема и максимальная частота генерации).

 

Приборы на основе квантово-размерных структур

Инжекционные лазеры и светодиоды. Оптические модуляторы. Лавинные фотодиоды.  HEMT транзисторы. Резонансно-туннельный транзистор на КТ. Приборы на основе баллистического транспорта. Одноэлектронный транзистор.

 

 

Ресурс предназначен

• для подготовки студентов радиофизического факультета ТГУ в рамках  дисциплин ФГОС – 3 «Основы наноэлектроники», «Низкоразмерные структуры в электронике», «Материалы микро- и наноэлектроники» (частично), «Элементы микро- и наноэлектроники» (частично) – направление подготовки 011800 «Радиофизика»;
• также студентов старших курсов и аспирантов высших учебных заведений, интересующихся и занимающихся фундаментальными и прикладными исследованиями в области физики и технологии полупроводниковых наноструктур;
• для целей переподготовки, повышения квалификации, дополнительного и дистанционного образования научно-педагогических кадров не только ГОУ ТГУ, но и других образовательных учреждений Томска и России.

Ресурс может быть использован

• в ходе аудиторных занятий;
• для самостоятельного усвоения материала;
• в программах дистанционного обучения;
• для контроля усвоения материала.

Включение наглядных демонстрационных анимаций позволит использовать ЭОР  в том числе на занятиях по физике (углубленная программа) в средней школе для иллюстрации  и лучшего понимания основ актуальных достижений современной науки и технологии.

 

Об авторах

Борисенко Сергей Иванович - профессор кафедры полупроводниковой электроники  радиофизического факультета Томского госуниверситета, доктор физико-математических наук.

Вячистая Юлия Валерьевна – старший преподаватель кафедры полупроводниковой электроники  радиофизического факультета Томского госуниверситета.

 

Сведения о разработчиках

Корректура – Лукина Елена Васильевна, ведущий корректор издательства ТГУ.

Методическое сопровождение – Гусельникова Марина Геннадьевна, специалист по учебно-методической работе ИДО ТГУ.

Программирование – Заседатель Вячеслав Сергеевич, специалист в области разработки электронных средств учебного назначения ИДО ТГУ.