Существенная часть курса посвящена рассмотрению основных представлений зонной теории кристаллических твердых тел. Курс рассчитан на студентов, прослушавших курс кристаллохимии и знакомых с основными положениями квантовой механики. Особенностью данного курса является рассмотрение характерных свойств широкого круга веществ: металлов, диэлектриков, полупроводников, сверхпроводников. В разделе 'Контактные явления' рассматриваются процессы на границах раздела, что важно для понимания механизмов транспорта в пол и- и нанокристаллических материалах.

Основы зонной теории твердых тел.
Стационарные состояния и энергетический спектр электронов в кристалле. Адиабатическое приближение. Одноэлектронное приближение (метод Хартри-Фока). Самосогласованное поле. Элементарные возбуждения (квазичастицы). Функция Блоха. Обратная решетка. Периодичность волновых функций и энергий по квазиволновому вектору. Приближение сильно связанных электронов. Приближение слабой связи. Потенциал Кронига-Пенни. Зоны Бриллюэна. Циклические граничные условия Кармана-Борна.
Движение электрона в кристалле под действием внешнего поля. Метод эффективной массы. Эффективная масса как характеристика закона дисперсии. Понятие дырки. Определение эффективных масс электронов и дырок методом циклотронного резонанса.
Водородоподобные примесные центры. Мелкие и глубокие примесные уровни в полупроводниках.
Квантование энергии электронов в магнитном поле. Идеальный газ электронов. Электроны в металле. Циклотронная и спиновая эффективные массы.

Статистика носителей заряда.
Функция плотности состояний для квадратичного изотропного и неизотропного законов дисперсии. Эффективная масса плотности состояний. Функция распределения Ферми. Вырожденная и невырожденная статистики носителей заряда. Статистика носителей заряда на примесных центрах. Многозарядный примесный центр. Зависимость положения уровня Ферми от температуры.
Плотность состояний в магнитном поле. Ультраквантовый предел магнитных полей. Формула Лифшица-Онзагера.

Явления переноса.
Электропроводность и подвижность. Механизмы рассеяния носителей заряда. Эффект Холла. Случаи монополярной и биполярной проводимости.
Колебания одномерной цепочки из одинаковых атомов и атомов двух типов. Акустическая и оптическая ветви колебаний. Фононы.
Теплоемкость решетки и электронного газа. Модель Эйнштейна. Модель Дебая.

Свойства диэлектриков.
Статические поля. Поляризация. Уравнение дипольной релаксации.
Статическая и высокочастотная диэлектрическая проницаемость.
Комплексная диэлектрическая проницаемость.

Неравновесные явления в полупроводниках.
Генерация и рекомбинация носителей заряда. Время релаксации. Феноменологическая теория рекомбинации. Механизмы рекомбинации электронов и дырок.
Диффузия и дрейф неравновесных носителей заряда в полупроводниках. Уравнение непрерывности. Соотношение Эйнштейна. Биполярная диффузия.

Контактные явления.
Дебаева длина экранирования. Обедненный слой Шоттки.
Работа выхода и контактная разность потенциалов. Запирающий и антизапирающий слои. Барьер Шоттки. p-n и переходы в полупроводниках. Распределение поля и потенциала в p - n переходе. Вольт-амперная и вольт-фарадная характеристики p - n переходов. Туннельный диод.

Сверхпроводимость.
Диамагнетизм и парамагнетизм.
Основные свойства сверхпроводников. Эффект Мейснера. Разрушение сверхпроводимости магнитным полем. Сверхпроводники первого и второго рода. Критический ток. Общие положения БКШ теории.

Рекомендуемая литература

1. Ч. Киттель 'Введение в физику твердого тела', Москва, Наука, 1978
2. Ч. Уэрт, Р. Томсон 'Физика твердого тела', Москва, Мир, 1969
3. Н. Б. Брандт, С. М. Чудинов 'Электроны и фононы в металлах', Изд-во МГУ, 1989
4. В. Л. Бонч-Бруевич, С. Г. Калашников 'Физика полупроводников', Москва, Наука, 1977
5. Дж. Блейкмор 'Физика твердого тела', Москва, Мир, 1988.

   Программа составлена
   д. ф. -м. н. Л. И. Рябовой