Кафедра ЛФИ МФТИ

Проблемы теоретической физики

при ИТФ им. Л.Д.Ландау

РУС/ENG    

Физика металлов I

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.

Совместный курс с кафедрой "Физика твердого тела" ИФТТ.

Программа
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. Зоммерфельдовская 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.
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.
Литература
[1]  Н.Ашкрофт, Н.Мермин "Физика твердого тела", М., Мир, 1979.
[2]  Д.Займан "Принципы теории твердого тела", М., Мир, 1966.
[3]  А.А.Абрикосов "Основы теории металлов", М., Наука, 1987.
[4]  Ч.Киттель "Введение в физику твердого тела", М., Наука, 1978.
[5]  А.Анималу "Квантовая теория кристаллических твердых тел", М., Мир, 1981.
[6]  Ф.Блатт "Физика электронной проводимости в твердых телах", М., Мир, 1971.