Fysiken för låg-dimensionella strukturer och kvantkomponenter
The Physics of Low-dimensional Structures and Quantum Devices

FFFN35F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2019
Beslutad av: Anders Gustafsson / FUN(2)
Datum för fastställande: 2019-11-17

Allmänna uppgifter

Avdelning: Fasta tillståndets fysik
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskoder: FFFN35, FYST24
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Syftet med kursen är att ge doktorander en bakgrund som är relevant för fysiken för lågdimensionella strukturer och kvantkomponenter. Kursens mål är att ge doktoranden kunskap så att doktoranden kan formulera och lösa problem i den egna forskningen. Kursen behandlar artificiella material med strukturer på nanometerskalan där elektronernas rörelse är begränsad till två, en eller noll dimensioner. Tyngdpunkten ligger på heterostrukturer av halvledare men även andra lågdimensionella system diskuteras. Koncept och grundläggande teori introduceras med utgångspunkt från kvantmekaniken och fördjupas genom applicering på heterostrukturer. Efter det att kursens föreläsningsdel är klar utför studenten ett projektarbete på forskningsavdelningen under ca 1,5 vecka. Forskningsprojektet redovisas skriftligt och muntligt.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• Kunna beskriva och förklara fysikaliska fenomen i lågdimensionella heterostrukturer av halvledare.
• Kunna beräkna och förklara grundläggande elektronstruktur för realistiska heterostrukturer med hjälp av kvantmekaniska modeller.
• Kunna beräkna optiska och transportfysikaliska storheter för 0-, 1- och 2-dimensionella system.
• Kunna beskriva tillämpningar av lågdimensionella strukturer inom bl a fotonik och elektronik.

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• Kunna analysera avancerade experiment och jämföra resultaten med realistiska beräkningar.
• Kunna planera, genomföra och utvärdera ett avancerat forskningsprojekt.
• Kunna skriva välstrukturerade rapporter som sammanfattar, förklarar och analyserar experimentellt och/eller teoretiskt arbete.
• Kunna presentera egna resultat i ett muntligt föredrag.
• Kunna självständigt söka information utöver kurslitteraturen.
• Kunna välja approximationer och modeller utifrån erfarenhet och kunskap i fysik i vid mening.

Kursinnehåll

Koncept om heterostrukturer och resulterande låg-dimensionella system, såsom kvantbrunnar, nanotrådar och kvantprickar. Kvantfysik applicerat på sådana system. Optiska egenskaper hos lågdimensionella system (övergångsregler, polarisation mm). Transportfysikaliska egenskaper hos 2D och 1D system. Kvantiserad konduktans med Landauer-formalism. Spridningsfenomen i 1D. Komponenter baserade på kvantfenomen och Coulomb-blockad.

Kurslitteratur

Davies, J.: The Physics of Low-dimensional Semiconductors: An Introduction.. Cambridge University Press, 1997. ISBN 052148491X.
Utdelat material.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, laborationer, övningar, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig tentamen, skriftlig rapport, seminarieföredrag av deltagarna. Prestationsbedömning: Skriftligt prov och inlämningsuppgifter. Betygsatt laborations- och projektarbete. Betyget baseras på en sammanvägning av laborationskurs (25%), projektarbete (25%) och sluttentamen (50%). Om så krävs för att en student med varaktig funktionsnedsättning ska ges ett likvärdigt examinationsalternativ jämfört med en student utan funktionsnedsättning, så kan examinator efter samråd med universitetets avdelning för pedagogiskt stöd fatta beslut om alternativ examinationsform för berörd student.
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav: (FMFF15 Kvantmekanik och matematiska metoder eller FAFF10 Atom- och kärnfysik med tillämpningar) samt (FFFF01 Elektroniska material eller FFFF05 Fasta tillståndets fysik).

Övrig information

Course coordinator: Mats-Erik Pistol, mats-erik.pistol@ftf.lth.se Course coordinator: Adam Burke, adam.burke@ftf.lth.se

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga:
Hemsida: http://www.ftf.lth.se/education/quick-links-to-course-pages/fffn35-physics-of-low-dimensional-structures-and-quantum-devices/