Эта книга написана на основе лекций, в течение ряда лет читавшихся авторами для студентов физического факультета Московского университета и факультета физической и квантовой электроники Московского физико-технического института. Вместе с тем, она не является конспектом лекций, а задумана как учебное пособие и поэтому содержит дополнительный материал для желающих изучить предмет более подробно.
Первая половина книги (гл. I—XI) примерно соответствует содержанию лекций, читавшихся на 4-м курсе, а вторая предназначена для студентов 5-го курса. В соответствии с этим постепенно изменяется стиль и характер изложения материала.
Книга рассчитана на лиц, владеющих материалом общефизических и математических курсов в объеме программ, принятых на физических факультетах университетов и в физико-технических институтах. Для изучения глав теоретического характера необходимо знать статистическую физику и квантовую механику в объеме обычных университетских курсов.
Книга посвящена изложению современных представлений о доменной электрической неустойчивости, возникающей при определенных условиях в полупроводниках с горячими электронами. Это явление, открытое и исследованное в последние семь лет, вызывает широкий интерес как в связи с возможными практическими приложениями (генераторы Ганна и т. п.), так и в принципиальном отношении: речь идет здесь о поведении существенно неравновесной макроскопической системы.
В книге рассматриваются механизмы, ответственные за возникновение электрических доменов и токовых шнуров, сообщаются необходимые сведения из теории горячих электронов в полупроводниках (в том числе и пространственно неоднородных), подробно излагаются основы теории доменов и шнуров.
В частности, изучается флуктуационная и статическая устойчивость полупроводника с горячими электронами, причем даются явные критерии абсолютной и конвективной неустойчивости применительно к рассматриваемой системе. Исследуются статические неоднородности распределения электрического поля («статические домены»); решается задача о стационарном движении доменов и шнуров; вычисляется импеданс образца, содержащего электрически ползущие домены или токовые шнуры. Одна глава посвящена физике звукоэлектрических доменов, возникающих в условиях усиления звука электронным пучком в полупроводниках – пьезоэлектриках. Дается сравнительный обзор явления.
Книга рассчитана на научных работников и студентов-физиков (теоретиков и экспериментаторов), а также на радиоинженеров, интересующихся полупроводниковой электроникой.
Книга содержит изложение основных представлений современной теории неупорядоченных полупроводников. Подробно обсуждаются новые идеи, возникшие в связи с изучением движения частиц в случайных полях, характеристики которых заданы только статистически (идеи о «самосурединяющихся» величинах, локализация электронов в случайных потенциальных ямах и другие).
Выясняется, какие представления стандартной зонной теории сохраняют силу и в применении к неупорядоченным полупроводникам. Рассматриваются развитые в последнее десятилетие методы расчета энергетических, электрических и оптических характеристик неупорядоченных систем (в частности, метод оптимальной флуктуации, квазиклассическое приближение и теория протекания).
Рассматриваются также приложения этих представлений для решения ряда задач кинетики и оптики неупорядоченных материалов (электропроводность и термоЭДС в области прыжковой проводимости, межзонное поглощение света, комбинированное рассеяние света на электронах).
Настоящая работа содержит дальнейшее развитие нового метода в теории сверхпроводимости, недавно предложенного одним из авторов.
Рассчитана энергия основного сверхпроводящего состояния гамильтониана Фрелиха, однофермионные и коллективные элементарные возбуждения, соответствующие этому состоянию. При этом выяснено, что окончательные формулы, полученные недавно Бардиным, Купером и Шриффером для основного состояния и однофермионных возбуждений, в первом приближении являются правильными. Физическая же картина явления оказалась в некотором отношении более близкой к той, которую представляли себя Шаффрот, Батлер и Блатт.
Произведен детальный анализ влияния кулоновского взаимодействия электронов в теории сверхпроводимости. Рассмотрена система двухчастиц и четырехчастиц в гамильтониановом взаимодействии и установлены критерии ее сверхтекучести.
Монография известного американского физика-теоретика Дж. Бирмана содержит последовательное изложение теории пространственных групп и ее применения для исследования динамических и оптических свойств кристаллической решетки. Большое количество разобранных конкретных примеров делает книгу хорошим руководством по изучению практических приемов использования пространственной симметрии.
В русском издании книга выпущена в двух томах. Второй том посвящен теории колебаний кристаллической решетки и ее оптическим свойствам — инфракрасному поглощению и комбинационному рассеянию. С позиций теории симметрии рассматривается вопрос о критических точках функции распределения частот, определяющих особенности оптических спектров.
Описывается применение всех результатов к кристаллам со структурой каменной соли и алмаза, представляющей собой важнейший пример симметрии и несимметрии пространственных групп. В книгу включен краткий анализ зон проводимости, обусловленных нарушением симметрии дефектами или внешними полями.
Книга представляет интерес для широкого круга научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области физики твердого тела.
Монография известного американского физика-теоретика Дж. Бирмана посвящена применению теории пространственных групп к анализу оптических свойств кристаллической решетки. Монография содержит последовательное изложение теории пространственных групп и ее применения для исследования динамических и оптических свойств кристаллической решетки. Большое количество разобранных конкретных примеров делает книгу хорошим руководством по изучению практических приемов использования пространственной симметрии.
В русском издании книга выпущена в двух томах. Первый том содержит изложение теории пространственных групп, методов их приведения, а также вопросов динамики кристаллической решетки.
Книга представляет интерес для широкого круга научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области физики твердого тела.
В книге подробно изложены разделы теории групп, которые находят применение в физике твердого тела, и методы расчета спектров электронов и фононов вблизи особых точек, основанные на использовании теории групп, а также рассмотрены деформационные эффекты в полупроводниках, т. е. эффекты, возникающие при деформациях, нарушающих симметрию кристалла.
Подробно изложены ряд новых вопросов, касающихся применения теории групп в физике твердого тела, а также ряд разделов теории групп, детально не рассмотренных ни в одной из аналогичных монографий, изданных в СССР или за рубежом. Сюда относятся, например, теория проективных представлений и использование проективных представлений для построения представлений пространственных групп, правила отбора для пространственных групп с учетом инвариантности к инверсии времени, использование метода инвариантов для построения спектров электронов, в том числе в деформированных кристаллах.
Из широкого круга физических задач наиболее подробно изложены резонансные и антирезонансные особенности электронного связывания со структурой спектра плотности состояний, возможности связи структуры и резонансов при деформации полупроводников типа алмаза, нитридов бора, кремния и иттрия, в которых кристаллизуются наиболее употребительные полупроводники Ge, Si, соединения А₃В₅ и А₂В₆.
Книга предназначена для физиков — экспериментаторов и теоретиков, специализирующихся в области физики твердого тела и физики полупроводников.
В книге излагаются методы решения задач дифракции электромагнитных и звуковых волн на статистически неровной или неоднородной поверхности. Формулируются основные уравнения, описывающие волновые поля, и граничные условия к ним, а также статистическая постановка задачи. Исследуется рассеяние волн на малых пологих неровностях в приближении модифицированной теории возмущений, и на крупных неровностях — в приближении физической оптики с учетом затенений.
Приведены расчёты средних и флуктуационных характеристик рассеянного поля: коэффициенты отражения, индикатрисы рассеяния, флуктуации амплитуды и фаз, корреляционная функция поля и т. д. Анализируются частотные спектры электромагнитных и звуковых волн, дифрагированных на случайно движущихся поверхностях. Определяются эффективные сечения и флуктуационные характеристики поля, отражённого от случайных шероховатых тел.
С помощью комбинации методов возмущений и физической оптики исследуется рассеяние волн на многомасштабных статистически случайных неровностях. Эта модель наиболее близка к поверхностям, встречающимся в природе и технике (морская поверхность, шероховатости дороги и т. д.). В заключительной части описан метод фейнмановских диаграмм, позволяющий рассматривать взаимодействие волн с неровностями. Выводятся уравнения движения для поля типа уравнений Дайсона и вариации интенсивности волн. В качестве иллюстрации рассчитаны статистические характеристики поля в волноводе с границами случайной формы.
Обобщены и систематизированы сведения об алмазоподобных наноформах углерода (т. н. даймондоиды, алмазоподобные нановолокна, нанокристаллиты, нанотрубки, гипералмазы, многочисленные гибридные и углерод-углеродных композитных наноструктур, содержащих атомы sp³-углерода в тетраэдрической координации), полученные с использованием современных методов вычислительной квантовой теории и молекулярной динамики.
Обсуждены особенности атомной структуры, электронного строения, химической связи, факторов устойчивости, физико-химических свойств алмазоподобных наноаллотропов углерода, а также их материаловедческие перспективы.
Для специалистов в области физико-химии углеродных наноматериалов, химии твердого тела, квантовой химии и компьютерного материаловедения, аспирантов, магистрантов и студентов старших курсов университетов.
Явление сверхпроводимости было открыто 50 лет назад (в 1911 г.), но его изучение по ряду причин происходило сравнительно медленно. Достаточно сказать, что лишь через 22 года было установлено такое фундаментальное свойство сверхпроводников, как их «идеальный диамагнетизм» (эффект Мейсснера). Другой важнейший факт — изотопический эффект в сверхпроводниках — был обнаружен только в 1950 г.
Между тем именно существование сильного изотопического эффекта указывает на то, что сверхпроводимость обусловлена взаимодействием электронов с колебаниями решетки. В этой связи представляется довольно естественным, что до последней лет более или менее успешно была развита лишь макроскопическая теория сверхпроводимости.
Что же касается микроскопической теории, то в сколько-нибудь завершенном виде она замкнута огромным исследовательским пилотом до 1957 г., хотя в этой области и были ранее высказаны некоторые важные идеи и предложения.
