Введение в физику наноструктур

Введение в физику наноструктур

1

Фуллерены и кластеры

Фуллерены и кластеры: строение, методы получения, механические и электронные свойства, области применения.

2

Метод Хартри-Фока

Метод Хартри-Фока. Использование псевдопотенциалов. Обобщения метода Хартри-Фока.

3

Теория функционала плотности

Теория функционала плотности. Уравнения Кона - Шэма. Приближение локальной плотности. Модель желе и ее применимость в случае кластеров и фуллеренов.

4

Углеродные нанотрубки

Строение нанотрубок. Хиральность. Трубки типа «кресло» и «зигзаг». Физические и электронные свойства нанотрубок. Многослойные нанотрубки. Связь хиральности однослойных трубок с их проводимостью. Способы получения нанотрубок.

5

Метод линейной комбинации атомных орбиталей

Метод ЛКАО. Использование метода ЛКАО для определения электронных уровней энергии молекулярных систем. σ- и π-орбитали. Применение метода ЛКАО к простейшим углеводородам. Теорема Блоха. Функции Блоха. Понятие об обратной решетке. Применение метода ЛКАО к цепочкам атомов. Дисперсионные соотношения для водородной и углеродной цепочки атомов.

6

Дисперсионные соотношения для углеродных нанотрубок

π-орбитали нанотрубок (n,n) и (n,0). Учет принципа Паули. Зависимость проводимости от хиральности.

7

Оптические свойства полупроводников

Оптические свойства полупроводников. Экситоны Мотта и Френкеля. Уровни энергии экситонов. Время жизни экситонов и способы его повышения. Экситоны в дву-, одно- и нуль-мерных системах.

8

Плазмоны

Объемные плазмоны. Плазменная частота. Спектр плазмонов. Дисперсионное соотношение для объемных плазмонов.

9

Поверхностные плазмоны

Поверхностные плазмоны. Условия возникновения поверхностных плазмонов. Спектр поверхностных плазмонов. Дисперсионные соотношения для поверхностных плазмонов. Получение поверхностных плазмонов.

10

Методы получения наночастиц

Обзор физических и химических методов получения наночастиц различного состава, формы и размеров.

11

Квантовые точки

Квантовые ямы и квантовые точки. Энергетический спектр экситонов в полупроводниковых наночастицах. Квантово-размерный эффект. Спектральные свойства полупроводниковых наночастиц. Наночастицы типа «core-shell».

12

Явление мерцающей флуоресценции

Явление мерцающей флуоресценции. Статистика «on»- и «off»-интервалов. Захват носителей. Поверхностные состояния.

  
 Литература
1Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Квантовая механика (Наука, Москва, 1974).
2В.М. Агранович, Теория экситонов (Наука, Москва, 1968).
3Дж. Займан, Принципы теории твердого тела (Изд-во Мир, Москва, 1974).
4M. Brack, The physics of simple metal clusters: self-consistent jellium model and semiclassical approaches, Rev. Mod. Phys. 65, 667 (1993)
5A.V. Eletskii, B.M. Smirnov, «Fullerenes and carbon structures», Physics – Uspekhi 38 (9) 935 (1995) // http://www.ufn.ru/ufn95/ufn95_9/Russian/r959a.pdf
6А.В. Елецкий, Углеродные нанотрубки, УФН 167, 945 (1997)
7Ю.Е. Лозовик, А.М. Попов, Образование и рост углеродных наноструктур – фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов, УФН 167, 751 (1997)
8П.Н. Дьячков, Углеродные нанотрубки: строения, свойства, применения, М.: Бином (2006)
9Н.Б. Брандт, В.А.Кульбачинский, Квазичастицы в физике конденсированного состояния,(Физматлит, Москва, 2007)
10C. Burda, X. Chen, R. Narayanan and M.A. El-Sayed, Chemistry and Properties of Nanocrystalls of Different Shapes, Chem. Rev. 105, 1025 (2005)
11J. Stangl, V. Holy, G. Bauer, Structural Properties of Self-Organized Semiconductor Nanostructures, Rev. Mod. Phys. 76, 725 (2004)