Архів

ПРОГРАМА фахового випробування для вступу на освітньо-наукову програму підготовки доктора філософії спеціальності 105 “Прикладна фізика і наноматеріали”

Програму розроблено та ухвалено кафедрою прикладної фізики ФТІ протоколом засідання кафедри: №8/2015-16  від 08.06.2016р.

Архів

ПРОГРАМА фахового випробування для вступу на освітньо-наукову програму підготовки доктора філософії спеціальності 105 “Прикладна фізика і наноматеріали”

Програму розроблено та ухвалено кафедрою прикладної фізики ФТІ протоколом засідання кафедри: №8/2015-16  від 08.06.2016р.

І. ФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА

1. Газ, рідина, тверде тіло. Предмет фізики твердого тіла. Примітивна комірка, елементарна комірка, комірка Вігнера –Зейтца. Класифікація граток Браве. Визначення оберненої гратки. Важливі приклади. Перша зона Бріллюена.
2. Атомні площини, індекси Міллера. Умови Брегга та Лауе дифракції рентгенівських променів у кристалах. Побудова Євальда. Методи Лауе та Дебая Шерера.
3. Електронні стани у кристалах. Періодичний потенціал. Теорема Блоха. Поверхня Фермі. Густина станів. Загальний підхід до рішення рівняння Шредінгера у випадку слабкого періодичного потенціалу.
4. Енергетичні рівні електрона поблизу брегівської площини. Енергетична щілина. Енергетичні зони в одновимірному та трьохвимірному випадках. Зони Бріллюена.
5. Метод сильного зв’язку. Функції Ван’є. Наближення майже вільних електронів та загальні властивості хвильових функцій валентних електронів.
6. Динаміка електронів. Напівкласична теорія провідності у металах. Наближення часу релаксації. Нерівноважна функція розподілу.Статична електропровідність. Теплопровідність.
7. Коливання гратки. Фонони. Класична теорія гармонічного кристалу. Гармонічне наближення. Адіабатичне наближення. Закон Дюлонга і Пті. Нормальні моди одновимірної гратки Браве.
8. Квантова теорія гармонічного кристалу. Нормальні моди і фонони. Загальний вираз для теплоємності гратки. Теплоємність кристалів при високих та низьких та проміжних температурах. Модель Дебая та Ейнштейна. Граткова та електронна питомі теплоємності. Густина нормальних мод.
9. Теплопровідність гратки. Загальний підхід. Елементарна кінетична теорія.
10. Метали. Фонони у металах. Закон дисперсії, діелектрична проникливість металу. Електроопір металів. Процеси перекиду, захоплення фононів.
11. Електростатика діелектриків. Теорія локального поля. Поляризуємість діелектриків.
12. Магнітні властивості кристалів. Намагніченість і сприйнятливість. Сприйнятливість діелектриків з повністю заповненими атомними оболонками, ларморовський діамагнетизм. Правило Хунда. Сприйнятливість діелектриків, які містять іони з частково заповненими оболонкою. Парамагнетизм. Сприйнятливість металів, парамагнетизм Паулі. Діамагнетизм електронів провідності.
13. Типи магнітних структур. Термодинамічні властивості поблизу точки виникнення магнітного порядку. Основний стан гейзенберговського ферро- та антиферромагнетика при нульовій температурі. Гейзенберговський феромагнетик при низькій температурі. Спінові хвилі. Теорія молекулярного поля. Дипольна взаємодія у феромагнетиках.  Домени.

ІІ. Квантова  електроніка

1. Температура як характеристик стану речовини. Принцип та формула Больцмана. Формула Планка. Рівноважний стан квантових систем, населеність енергетичних рівнів. Спонтанні та вимушені переходи, ймовірність переходів. Співвідношення Ейнштейна. Дозволені та заборонені переходи.
2. Квантове підсилення та поглинання. Умови лазерної генерації. Оптичні резонатори. Типи мод. Умова стійкості резонатора. Ширина лінії генерації. Кінетичні рівняння лазерної системи. Дво- та трирівневі системи.
3. Динаміка генерації лазера. Рівняння опису роботи лазера. Поле в резонаторі. Матеріальні рівняння. Рівняння багатомодового лазера. Стаціонарна генерація лазера. Вплив просторової неоднорідності поля мод та спектральної неоднорідності активного середовища на характеристики лазерного випромінювання.
4. Лазер з модуляцією добротності резонатора. Режим синхронізації мод. Спектральні характеристики лазерного випромінювання. Принцип управління дожиною хвилі лазера.
5. Оптична голографія. Типи голограм: Габора, Френеля, Фраунгофера, Денисюка. Запис голограм та відновлення зображення.

ЛІТЕРАТУРА:

1. О. Звелто. Принципы лазеров. Пер. с англ. – М.: Мир, 1990.
2. Кейси Х., Паниш М. Лазеры на гетероструктурах: В 2 томах/ Пер. с англ. – М.: Мир, 1981.

ІІІ. Нелінійна оптика

1. Лінійна та нелінійна поляризація матеріального середовища. Тензори нелінійної сприйнятливості. Методи розрахунку нелінійної сприйнятливості. Методи вимірювання оптичних нелінійностей.
2. Генерація другої гармоніки. Взаємодія плоских хвиль. Фазові синхронізми та методи узгодження фаз. Формування імпульсів та їх скорочення. Дисперсійне розпливання імпульсів.
3. Трихвольова параметрична взаємодія. Параметричне підсилення світлових пучків та імпульсів. Умови фазового синхронізму. Параметричні перетворенн частоти вниз і вгору. Параметричні генератори світла.
4. Стимульоване розсіювання світла: Вимушене комбінаційне розсіювання Мандельштама-Брілюена, вимушене температурне розсіювання. Насичення розсіювання.
5. Нелінійна рефракція Фізичні механізми. Самофокусування та самодефокусування. Фазова самомодуляція світла.
6. Нелінійне поглинання. Теорія двохфотонного поглинання. Особливості двохфотонного поглинання в напівпровідниках. Практичне використання.
7. Оптична бістабільність. Оптичний транзистор, оптичні логічні елементи, інші типи бістабільних пристроїв.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Н. Бломберген. Нелинейная оптика. М.: Мир.- 1965.
2. Ф. Цернике, Дж. Мидвинтер. Прикладная нелинейная оптика. М.: Мир.- 1976.

Питання для вступу на спеціалізацію «Високі фізичні технології»

1. Основні напівпровідникові матеріали сучасної мікро- та оптоелектроніки. Епітаксійні методи вирощування тонких та надтонких шарів напівпровідників. Вирощування напівпровідникових гетероструктур A3B5, A2B6, A4B6.
2. Прямозонні, непрямозонні напівпровідники. Напівпровідникові тверді розчини. Власні і домішкові напівпровідники, ізоелектронні домішки. Статистична Функції розподілу електронів і дірок в зонах, визначення концентрації носіїв у власних та домішкових напівпровідниках, визначення рівня Фермі в донорному та акцепторному напівпровіднику, залежність концентрації носіїв від температури.
3. Фотоелектричні явища в кристалах. P-n перехід, типи гетеропереходів, електронне та оптичне обмеження. Властивості гетеропереходів. Напівпровідникові структури низької розмірності, густина станів в 2D, 1D, 0D кристалах. Надгратки, зонна будова та фізичні властивості. Основні матеріали оптоелектроніки.
4. Напівпровідникові лазери з електронною і оптичною накачкою. Інжекційні лазери, лазери з квантовими розмірними шарами. Каскадні лазери на внутрішньозонних переходах.
5. Приймачі випромінювання з зовнішнім і внутрішнім фотоефектом. Фотоелектронні помножувачі. Типи фотокатодів. Фоторезистори. Фотодіоди. Фотодіоди з гетеропереходами. Фотодетектори з надграток. Лавинні фотодіоди. Варизонний лавинний фотодіод. Лавинний фотодіод на надгратках. Фото ПЗЗ-структура.
6. Нанокристалічний стан речовини. Нанокристалічний стан в металах. Дефекти типу вільного об`єму в органічних та неорганічних матеріалах. Структура та властивості наночастинок.
7. Фулерени і нанотрубки. Технології одержання. Фулерени в конденсованих системах. Графен, особливості зонної будови, фізичні та хімічні властивості.
8. Методи і засоби дослідження наностуктур.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника – М.: Высшая школа, 2001.- 573 с.
2. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2 книгах/ Пер. с англ. – М.: Мир, 1984.
3. Кейси Х., Паниш М. Лазеры на гетероструктурах: В 2 томах/ Пер. с англ. – М.: Мир, 1981.
4. Ч. Пул-мл., Ф. Оуэнс. Нанотехнологии. / Пер. с англ. – М.: Техносфера, 2006, 336 с.