Читать онлайн «Физика твердого тела: Письменные лекции»

Министерство образования Российской Федерации Северо-Западный государственный заочный технический университет А. И. Шерстюк Физика твердого тела письменные лекции Санкт-Петербург 2001  Предисловие Предлагаемый курс лекций предназначен в первую очередь для студентов и аспирантов Северо-Западного технического университета, обучающихся на факультете радиоэлектроники и на энергетическом факультете по специальности 2004 «Промышленная электроника». Пособие составлено в соответствии с программой и тематическим планом курса физики твердого тела по этим специальностям. Основная цель курса - ознакомление студентов с важнейшими понятиями и положениями современной физики твердого тела, что позволит им свободно ориентироваться в обширнейшей литературе по данному предмету и поможет в дальнейшей самостоятельной работе по избранной специальности. Основное внимание в данном курсе уделено электрическим и магнитным свойствам кристаллических твердых тел, и прежде всего вопросам полупроводниковой электроники, а также оптическим явлениям в полупроводниковых структурах. На основе рассмотрения фундаментальных физических явлений, происходящих в твердых телах под действием внешнего поля и электромагнитного излучения, дается описание основных физических принципов работы важнейших приборов и устройств, составляющих элементную базу современных информационных технологий и телекоммуникационных систем. В частности, в данном курсе впервые в учебной литературе излагаются особенности использования гетеропереходов в полупроводниковых структурах и принципы работы приборов и устройств на основе гетероструктур – транзисторов, тиристоров, фотоэлектрических приемников и преобразователей излучения, полупроводниковых гетеролазеров и т. д. Все эти приборы и устройства получили в настоящее время самое широкое распространение и являются предметом исследований большинства ученых и конструкторов, работающих в области физики полупроводников. Огромный вклад в это направление исследований внесла Санкт-петербургская школа физиков во главе с академиком Ж. И. Алферовым, удостоенным за эти работы Нобелевской премии за 2000 год. При написании текста лекций основное внимание было направлено на сочетание простоты и доступности с достаточной физической строгостью изложения механизма явлений и процессов в твердых телах на микроскопическом уровне. В то же время, тематическая направленность книги и ограниченность ее объема привели к неизбежному ограничению круга рассмотренных в ней вопросов. Вопросы структуры и симметрии кристаллов, колебаний кристаллической решетки и тепловых свойств твердых тел, дифракции волн на кристаллической решетке излагаются лишь в объеме, необходимом для понимания дальнейших глав, посвященных электронным свойствам кристаллов. В книге не рассматриваются механические свойства кристаллов, аморфные твердые тела и полимеры.