Электронные свойства неупорядоченных систем

Программу составил профессор, д.ф.-м.н. В.Я.Кравченко

Аннотация
Курс предназначен для ознакомления студентов с современным состоянием проблемы электронного транспорта. В качестве введения излагаются основные представления об электронных состояниях в кристаллах и методах описания поведения электронной системы во внешних полях. Помимо классической проблемы транспорта описываются явления квантовой природы (интерференционные эффекты, слабая локализация, роль магнитного поля). Подробно представлено описание электронных состояний и электронного транспорта в неупорядоченных твердых телах. Излагаются результаты и представления о физической природе интенсивно исследуемых в настоящее время эффектов отрицательного магнитосопротивления (т.н. "гигантское" и "колоссальное "ОМС ). Предполагается знакомство студентов с вузовскими курсами электродинамики и квантовой механики.

ПРОГРАММА КУРСА

ТЕМА 1. Краткий обзор проблемы электронных состояний в упорядоченной среде (кристаллы). Описание электронного транспорта

1. Одноэлектронное приближение. Квазиклассическое описание. Квазиимпульс. Число состояний. Плотность состояний.

2. Функция распределения. Кинетическое уравнение. Интеграл столкновений.

3. Описание транспортных процессов. Закон Ома. Длина свободного пробега.

4. Воздействие магнитного поля: эффект Холла и магнетосопротивление.

ТЕМА 2. Процессы рассеяния ( классический подход).

1. Электрон-фононное взаимодействие. Рассеяние на статических дефектах.

2. Спиновые эффекты при рассеянии. Спин-орбитальное взаимодействие.

3. Рассеяние на магнитных примесях. Эффект Кондо.

4. Роль поверхностей образца и поверхностей раздела в рассеянии.

5. Температурная зависимость сопротивления в различных проводниках.

ТЕМА 3. Квантовые эффекты в проводимости.

1. Эффекты интерференции при рассеянии. Роль упругих и неупругих процессов в реализации интерференции.

2. Слабая локализация. Траектории с самопересечением и способы их реализации.

3. Интерференционные поправки к проводимости. Роль электрон-электронного взаимодействия.

4. Интерференционные эффекты в магнитном поле. Эффект Ааронова-Бома.

5. Влияние магнитного поля и температуры на квантовые эффекты в электропроводности.

ТЕМА 4. Электронные состояния в неупорядоченных твердых телах.

1. Примесные уровни. Явление экранировки. Сильная локализация.

2. Переходы металл-диэлектрик. Переход Мотта. Экситонный диэлектрик. Локализация Андерсона.

3. Плотность состояний в условиях локализации. Понятие порога подвижности.

4. Минимальная металлическая проводимость. Критерий Иоффе-Регеля.

5 Описание переноса в сильно неупорядоченной среде. Формула Кубо-Гринвуда.

6. Электронный перенос по локализованным состояниям. Сетка Миллера.

7. Прыжковая проводимость. Перенос носителей при положении уровня Ферми выше и ниже порога подвижности.

8. Основные представления теории перколяции. Приложения к проблеме электронного транспорта.

9. Прыжки переменной длины. Особенности температурного поведения сопротивления в случае жесткой и мягкой щели. Законы Мотта и Шкловского-Эфроса.

10. Общие закономерности температурной зависимости проводимости неупорядоченных систем.

11 Влияние магнитного поля на прыжковую проводимость

ТЕМА 5. Проблема отрицательного магнетосопротивления (ОМС).

1. Процессы рассеяния с переворотом спина. Роль магнитных переходов в электропроводности.

2 Подавление магнитным полем рассеянны на магнитных примесях. Низкотемпературный минимум сопротивления.

3. ОМС в условиях слабой локализации. Интерференция на электронных траекториях с самопересечениями.

4. Особенности электронного переноса в магнитных проводниках. Локализованные и делокализованные носители.

5 Магнитный полярон и его подавление внешним магнитным полем.

6. Сверхструктры из чередующихся магнитных и немагнитных слоев. Косвенный обмен. Ферро- и антиферромагнитное упорядочение.

7 Электронный транспорт в слоистых металлических образцах: описание с помощью системы кинетических уравнений для различных групп носителей

8. Постановка задачи об отражении и прохождении межслоевых поверхностей

9 Реализация эффекта "гигантского" ОМС в слоистых системах.

10. Манганиты лантана. Особенности электросопротивления: эффект "колоссального" ОМС и его природа.

11. Общее резюме о влиянии магнитного поля на электронный транспорт.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1 Маделунг О. Теория твердого тела Москва, "Наука", 1980

2 Абрикосов А.А. Основы теории металлов, Москва, "Наука", 1987

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1 Шкловский Б.И.. Эфрос А.Л. Электронные свойства сильно легированных полупроводников, Москва, Наука, 1979

2 Мотт Н. Дэвис Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, Москва, "Мир", 1982