Физика металлов

Программу составил, д.ф.-м.н. М.Р.Трунин

Аннотация
Курс "Физика металлов" охватывает следующие темы: первоначальные теории металлов Друде и Зоммерфельда; электронные энергетические зоны, поверхность Ферми и простейшие способы их расчета; кинетические свойства: электрические и гальваномагнитные явления; процессы рассеяния; поведение металлов в высокочастотных полях; квантовые эффекты в проводимости; распространение электромагнитных волн в металлах в присутствии магнитного поля.

ПРОГРАММА КУРСА

1 Общие понятия, лежащие в основе теории металлов. Концепция модели свободных электронов, длина свободного пробега. Предположения теории Друде. Статическая электропроводность металла. Высокочастотная проводимость.

2 Теплопроводность металлов. Закон Видемана-Франца. Термодинамические свойства свободного электронного газа. Основное состояние.

3 Применение распределения Ферми-Дирака. Теплоемкость электронного газа. Зоммер-фельдовская теория проводимости в металлах.

4 Кристаллические решетки. Элементарная ячейка. Обратная решетка. Зоны Бриллюэна.

5 Нормальные моды и фононы. Теплоемкость решетки. Модели Дебая и Эйнштейна. Тепловое расширение металлов.

6 Зонная теория. Периодический потенциал. Теорема Блоха. Общие свойства энергетического спектра электронов в металле.

7 Электроны в слабом периодическом потенциале. Метод сильной связи.

8 Схемы расширенных, приведенных и повторяющихся зон. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Построение поверхности Ферми методом Гаррисона.

9 Квазиклассическая модель динамики электронов. Уравнения движения в электрическом и магнитном полях. Электроны и дырки. Эффективная масса.

Лекция 10 Циклотронная масса. Траектория движения в магнитном поле. Типы траекторий.

11 Кинетическое уравнение. Интеграл столкновений. Приближение времени релаксации. Проводимость в постоянном электрическом поле. Сдвиг поверхности Ферми.

12 Магнитосопротивление. Тензор проводимости в нулевом и первом приближениях. Тензор сопротивления. Эффект Холла.

13 Магнитосопротивление в двухзонной модели. Влияние формы поверхности Ферми на электросопротивление. Роль открытых траекторий.

14 Плотность состояний. Электроны в сильном магнитном поле. Квазиклассическое квантование. Уровни Ландау.

15 Вырожденность уровней блоховских электронов. Осцилляции термодинамических величин. Эффекты де Гааза-ван Альфена и Шубникова-де Гааза.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Н.Ашкрофт, Н.Мермин. Физика твердого тела. Мир, М., 1979.
2. Д.Займан Принципы теории твердого тела. Мир, М., 1966.
3. А.А.Абрикосов Основы теории металлов. Наука, М., 1987.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Ч.Киттель. Введение в физику твердого тела. Наука, М., 1978.
2. А.Анималу. Квантовая теория кристаллических твердых тел. Мир, М., 1981.
3. Ф.Блатт. Физика электронной проводимости в твердых телах. Мир, М., 1971.