Спецкурсы
Современные методы исследований в экспериментальной физике твердого тела
Лектор
Дмитрий Ремович Хохлов
Заведующий кафедрой, д.ф.-м.н.
Аннотация
В курсе приводятся основные экспериментальные методы исследования разнообразных классов веществ при воздействии различных физических факторов. В общей части курса рассматриваются основные физические величины, измерительные устройства, а также планирование эксперимента. Во второй части курса рассматриваются специфические особенности исследований металлов и полуметаллов, полупроводников, диэлектриков и сегнетоэлектриков, магнитных веществ и сверхпроводников.
Программа курса
- Введение
- Перекрестная классификация материалов и методов их исследования. Альтернативные подходы.
- Основные физические величины и планирование эксперимента
- Температура и методы ее измерения. Реперные точки. Методы получения и регулирования низких и сверхнизких температур.
- Методы получения и измерения магнитного поля. Сверхпроводящие соленоиды. Импульсные поля.
- Методы получения высоких давлений и сильных деформаций при низких температурах.
- Элементы вакуумной техники.
- Измерительные устройства
- Основные блоки. Датчики, детекторы, преобразователи, чувствительные элементы. Статические и динамические передаточные характеристики. Принцип обратной связи. Модуляционные методы. Элементы импульсной техники. Электрические кабельные линии и их характеристики. Передача сигналов по световодам. Спектроскопия высокого разрешения. Выходные регистрирующие устройства.
- Естественные пределы измерений. Шумы и флуктуации.
- Обработка результатов измерений. Классификация ошибок.
- Металлы, полуметаллы
- Основные параметры. Поверхности Ферми. Методы контроля чистоты металлов гальваномагнитными методами. Методы исследования квантовых осцилляционных эффектов. Акустическая диагностика. Калориметрические методы.
- Полупроводники и методы их исследования
- Основные параметры, характеризующие полупроводниковые материалы. Зондовые методы измерения удельного сопротивления. Вспомогательные операции при монтаже образцов. Методы изготовления омических контактов. Бесконтактные методы. Методы раздельного определения концентраций носителей заряда, концентраций доноров и акцепторов, подвижности носителей заряда. Неравновесные процессы и методы измерения времен жизни носителей заряда. Оптические методы исследования. Элементы инфракрасной техники. Основные области применения полупроводников.
- Диэлектрики и сегнетоэлектрики
- Измерение диэлектрической проницаемости в различных диапазонах частот. Диэлектрические потери и диэлектрическая релаксация. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Методика измерений диэлектрических параметров с учетом заметной проводимости. Наблюдение сегнетоэлектрических доменов и петли гистерезиса. Спонтанная поляризация. Эквивалентные схемы пьезоэлектрических и пироэлектрических преобразователей.
- Магнитные вещества и магнитные измерения
- Основные методы исследования магнитных свойств веществ. Устройства и принципы действия различных магнитометров. Индукционные методы. Методы исследования слабомагнитных веществ. Основные методы измерения магнитострикции. Исследования магнитной анизотропии ферромагнитных веществ. Нейтронография.
- Сверхпроводники
- Основные параметры. Методы исследования транспортных и тепловых свойств. Критические поля и токи. Промежуточное состояние. Глубина проникновения магнитного поля. Методы определения энергетической щели. Туннельная спектроскопия. Основы работы сверхпроводящих квантовых интерферометров.
Литература
Основная
- Е. В. Кучис. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования. Москва, Радио и связь, 1990.
- П. Блад. Дж.В. Ортон. Методы измерений электрических свойств полупроводников. «Зарубежная радиоэлектроника», 1981 (N1,2).
- Н. Б. Брандт, С. М. Чудинов. Экспериментальные методы исследования энергетических спектров электронов и фононов в металлах (физические основы). Москва, МГУ, 1983.
- В. И. Чечерников. Магнитные измерения. Москва, МГУ, 1969.
- А. Бароне, Дж. Патерно. Эффект Джозефсона. Физика и применения (пер. с англ. под ред. Л. Г. Асламазова и др.). Москва, Мир, 1984.
- А. П. Сенченков. Техника физического эксперимента. Москва, Энергия, 1983.
- Л. И. Слабкий. Методы и приборы предельных измерений в экспериментальной физике. Москва, Наука, 1973.
- Е. П. Скипетров, В. А. Кульбачинский, Б. А. Акимов. Экспериментальные методы физики конденсированного состояния вещества. Лабораторный практикум. Под ред. Е. П. Скипетрова. Москва, УНЦ ДО МГУ, 2001.
Дополнительная
- Физика твердого тела. Спецпрактикум. Под ред. Б. А. Струкова. Москва, МГУ, 1983. Под ред. А. А. Кацнельсона. Москва, МГУ, 1982.
- Р. Труэлл, Ч. Эльбаум, Б. Чик. Ультразвуковые методы в физике твердого тела. Москва, Мир, 1972.
- Д. Шенберг. Магнитные осцилляции в металлах. Москва, Мир, 1986.
- Д. Монтгомери. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов. Москва, Мир, 1971.
- Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. Москва, Мир, 1989.
- Р. Ф. Баррон. Криогенные системы. Москва, Энергоатомиздат, 1989.
- М. П. Орлова. Низкотемпературная термометрия. Москва, Издательство стандартов, 1975; Энергоатомиздат, 1987.
- Н. Б. Брандт и др. УФН, т.104, с. 459, 1971.
- Справочник «Методы получения и измерения низких и сверхнизких температур». Киев, Наукова думка, 1987.
- Н. И. Яковлев. Бесконтактные электроизмерительные приборы для диагностирования электронной аппаратуры. Ленинград, Энергоатомиздат, 1990.
- Ф. Мейзда. Электронные измерительные приборы и методы измерений (пер. с англ.). Москва, Мир, 1990.
- Е. С. Левшина, П. В. Новицкий. Электрические измерения физических величин. Измерительные преобразователи. Ленинград, Энергоатомиздат, 1983.
- Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. Под ред. У. Томпсона. Москва, Мир, 1992.