Physics of Low-dimensional Structures - NEVF534

• Title: Fyzika nízkodimenzionálních struktur
• Guaranteed by: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2011
• Semester: both
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: 2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Note: you can enroll for the course in winter and in summer semester
• Guarantor: prof. Tomáš Jungwirth, Ph.D.; Ing. Pavel Středa, DrSc.
• Teacher(s): prof. Tomáš Jungwirth, Ph.D.; Ing. Pavel Středa, DrSc.

Annotation

English

Introductory course on electronic band structures and transport in systems from mac-roscopic dimensions to dimensions comparable to inter-atomic distances in solid state crystals. The course focuses on theory aspects but will also be complemented with demonstrations of experimental techniques in selected nanoelectronic laboratories. Some of the topics will be further elaborated on in the supplementary courses.

Last update: T_KEVF (24.05.2007)

Czech

Úvodní přednáška o elektronové struktuře a transportu ve strukturách od makrosko-pických rozměrů k rozměrům blížícím se meziatomovým vzdálenostem v krystalech pevných látek. Přednáška má spíše teoretické zaměření, ale bude obsahovat i výklady v technologických a experimentálních laboratořích pro výzkum nanoelektroniky. Některá témata jsou rozvedena podrobněji ve výběrových přednáškách.

Last update: T_KEVF (24.05.2007)

Course completion requirements

Podmínkou zakončení předmětu je úspěšné složení zkoušky.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (14.06.2019)

Literature

English

M. P. Marder, Condensed Matter Physics, J. Wiley 2000

B. I. Shklovskii, A. L. Efros, Springer 1984

S. Datta, Electronic Transport in Mesoscopic Systems, Cambridge Univ. Press 1995

G. D. Mahan, Many-Particle Physics, Kluwer Academic 2000

P.Y. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors, Springer 1994

S. L. Chuang, Physics of optoelectronic devices, J. Wiley 1995

D. Bimberg et al., Quantum Dot Heterostructures, J. Wiley 1999

C. Delerue, M. Lannoo, Nanostructures, theory and modeling, Springer 2004

D. J. Mills and J.A.C. Bland (eds), Nanomagnetism, Elsevier 2006

M. Grundmann, Nano-optoelectronics, Springer 2002

Last update: T_KEVF (24.05.2007)

Czech

M. P. Marder, Condensed Matter Physics, J. Wiley 2000

B. I. Shklovskii, A. L. Efros, Springer 1984

S. Datta, Electronic Transport in Mesoscopic Systems, Cambridge Univ. Press 1995

G. D. Mahan, Many-Particle Physics, Kluwer Academic 2000

P.Y. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors, Springer 1994

S. L. Chuang, Physics of optoelectronic devices, J. Wiley 1995

D. Bimberg et al., Quantum Dot Heterostructures, J. Wiley 1999

C. Delerue, M. Lannoo, Nanostructures, theory and modeling, Springer 2004

D. J. Mills and J.A.C. Bland (eds), Nanomagnetism, Elsevier 2006

M. Grundmann, Nano-optoelectronics, Springer 2002

Last update: T_KEVF (11.05.2010)

Requirements to the exam

Předmět je zakončen zkouškou. Zkouška probíhá ústní formou. Požadavky ke zkoušce odpovídají sylabu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (14.06.2019)

Syllabus

English

1) Basic theory tools for studying electronic transport.
Band structure calculations in three-dimensional and low-dimensional systems, Boltzmann, Kubo, and Landauer theories of transport.

2) Basic experimental tools.
Growth of crystals with atomic-layer precession (MBE), fabrication of nanostructures and contacts (electron-beam lithography), dc and ac transport measurements.

3) Insulator to metal transition.
Mott transition (electron-electron interactions), Anderson transition (disorder), transition in extrinsic semiconductors, weak localization, longitudinal and transverse conductivity

4) Normal and quantum Hall effect in two-dimensional systems
5) Extraordinary magnetoresistance.
Anomalous Hall effect, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance, and spin-current induced magnetization switching in ferromagnetic conductors, spin Hall effect.

6) Electronic transport in micro and nanostructures.
Quantum conductance in a one-dimensional wire, Aharonov-Bohm effect, universal conductance fluctuations, Coulomb and magneto-Coulomb blockade in single-electron transistors.

Last update: T_KEVF (24.05.2007)

Czech

1) Základní teoretické nástroje studia elektronového transportu.
Výpočty pásových struktur třírozmérných a nízkorozměrných systémů, Boltzmannova, Kubova a Landauerova teorie transportu.

2) Základní experimenální nástroje.
Růst krystalů po atomových vrstvách (MBE), příprava nanostruktur a kontaktů (elektronová litografie), měření stejnosměrné a střídavé vodivosti.

3) Přechod izolátor-kov.
Mottův přechod (elektron-elektronové interakce), Andersonův přechod (nečistoty), přechod v extrinsickém polovodiči, slabá lokalizace, podélná a příčná vodivost.

4) Normální a kvantový Hallův jev v dojrozměrných systémech.
5) Extraordinerní magnetoresistence.
Anomální Hallův jev, anisotropní magnetoresistence, gigantická magnetoresistence a spinovým prodem indukovaná změna magnetizace ve feromagnetických vodičích, spinový Hallův jev.

6) Elektronový transport v mikro a nanosytémech.
Kvantová vodivost v jednorozměrném drátu, Aharonův-Bohmův jev, univerzální fluktuace vodivosti, Coulombovská a magneto-Coulombovská blokáda v jednoelektronových transistorech

Last update: T_KEVF (24.05.2007)