Периодические структуры

Трансляционная симметрия. Свойства обратной решетки. Теорема Блоха. Зона Бриллюэна. Граничные условия Борна-Кармана, подсчет состояний. Краткие сведения о теории групп. Правила отбора для переходов в идеальных периодических системах.

Основные типы твердых тел

Статистика Ферми для электронов. Типы твердых тел. Картина связей, Металлы, диэлектрики, полупроводники. Типы полупроводников (элементарные п-ки, окислы, слоистые п-ки, органические п-ки и т.д.), полупроводниковые наноструктуры. Приближение атомного остова, адиабатическое приближение, приближение среднего поля. Край собственного поглощения. Излучение кристалла вблизи края собственного поглощения при высоких температурах. Модель почти свободных электронов. Краткий обзор методов расчета зонной структуры.

Основы макроскопической электродинамики сплошных сред

Уравнения Максвелла в среде. Диэлектрическая функция. Соотношения Крамерса-Кронига. Основы оптики металлов. Примеры использования соотношений Крамерса-Кронига.

Микроскопическая теория диэлектрической функции

Поведение газа электронов под действием нестационарного возмущения. Обобщенная теорема о сумме сил осцилляторов. Плазменные колебания. Экранирование статического поля. Переход Мота. Динамическое экранирование.

Колебания решетки

Колебательные свойства атомов и электрон-фононное взаимодействие. Гармоническое приближение. Дисперсия фононов в полупроводниках. Эффекты, связанные с ангармонизмом. Решеточное поглощение и отражение. Оптические свойства в области остаточных лучей. Многофононное решеточное поглощение.

Микроскопическое описание поглощения и отражения света полупроводниками

Комбинированная плотность состояний, сингулярности Ван Хова. Прямой, непрямой и «дипольно-запрещенный» края собственного поглащения. Электронно-дырочная плазма в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах. Полупроводниковый лазер.

Экситоны

Экситоны Ванье и Френкеля. Экситонные эффекты вблизи критических точек. Спектры поглощения и излучения экситонов. Экситоны в системах с пониженной размерностью.

Поляритонные эффекты

Квантовый и классический подходы к описанию среды сильно взаимодействующей со светом. Фононные поляритоны. Экситонные поляритоны. Поляритоны в микрорезонаторах, «бозеры». Применимость поляритонного базиса для описания неоднородных систем.

Оптические переходы с участием дефектов

Электронные свойства дефектов. Приближение эффективной массы. Уровни донорных и акцепторных центров. Простейшие оптические переходы с участием примесей. Связанные экситоны. Эффект «гигантской» силы осциллятора.

Модуляционная спектроскопия

Частотно-модулированное отражение и термоотражение. Пьезоотражение. Электроотражение (эффект Франца-Келдыша). Фотоотражение. Спектроскопия разностного отражения.

Спектроскопия рассеяния света

Макроскопическая теория неупругого рассеяния света фононами. Рамановский тензор и правила отбора. Диаграммы Фейнмана. Резонансное рассеяние. Экспериментальное измерение рамановского и бриллюэновского рассеяния.

Квантоворазмерные эффекты для электронов и фононов в полупроводниковых наноструктурах

Квантовые ямы и сверхрешетки. Квантование энергетических уровней электронов и дырок. Граничные условия Бастарда. Фононы в сверхрешетках. Явления, связанные с интерфейсом.

Коллективные эффекты в системе неравновесных носителей

Излучение сильно возбужденных кристаллов. Многоэкситонные комплексы и неупругое рассеяние экситонов. Переход Мота в системе экситонов. Электронно-дырочная плазма и электронно-дырочная жидкость. Бозе конденсат экситонов и экситонный диэлектрик. Влияние размерности системы.

Литература