Физика наноструктур. Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине для специальности 1-31 81 01 Физика конденсированного состояния № УД-5353/уч.

Abstract

Цель учебной дисциплины ознакомление магистрантов с изучением свойств широкого спектра новых материалов и структур, получивших общее наименование наноструктуры (наноматериалы). Такие материалы представляют собой искусственно синтезированные среды, содержащие неоднородности с характерными размерами 10-100 нанометров различной природы и конфигурации внутри полупроводниковых и диэлектрических матриц. К наноструктурам, в частности, относятся полупроводниковые гетероструктуры и структуры с квантовыми ямами, нитями и точками; молекулярные структуры углерода: фуллерены и нанотрубки; нанокристаллы; недавно синтезированные скульптурные тонкие пленки; пористый кремний; фотонные кристаллы и т.п. Несмотря на различную физическую природу неоднородностей, их объединяют весьма малые размеры в одном или нескольких направлениях, всего на 1--2 порядка превышающие характерное межатомное расстояние. В этих условиях в полной мере проявляется квантовая природа движения носителей тока, а существенная неоднородность обуславливает неприменимость или, по крайней мере, ограниченную применимость традиционных для физики твердого тела методов макроскопического описания. При этом оказывается, что механические и физико-химические свойства наноструктур радикально отличаются от свойств однородных твердых тел. Согласно оценкам ведущих научных экспертов, развитие нанотехнологии, наряду с биофизикой и молекулярной биологией, будет определять научное и технологическое лицо XXI века. Можно утверждать, что проблемы физики, химии и технологии наноструктур, будучи безусловно фундаментальными, одновременно являются критическими для решения широкого класса прикладных задач и, в перспективе, развития наиболее передовых отраслей современного производства.