Kursplan för

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

FFF042, 7,5 högskolepoäng, A (Avancerad nivå)

Gäller för: Läsåret 2016/17
Beslutad av: Utbildningsnämnd B
Beslutsdatum: 2016-03-29

Allmänna uppgifter

Huvudområde: Nanovetenskap.
Obligatorisk för: N4-nf
Valfri för: E4, F4, F4-nf, N5-hn
Undervisningsspråk: Kursen ges på engelska

Syfte

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 studenten

• 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 studenten

• 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.

Kursens examination

Betygsskala: TH
Prestationsbedömning: Skriftligt prov och inlämningsuppgifter. Betygsatt laborations- och projektarbete. Betyget baseras på en sammanvägning av laborationskurs (25%), projektarbete (25%) och sluttentamen (50%).

Delmoment
Kod: 0114. Benämning: Skriftlig tentamen.
Antal högskolepoäng: 4. Betygsskala: TH. Prestationsbedömning: Skriftlig tentamen
Kod: 0214. Benämning: Projekt.
Antal högskolepoäng: 2. Betygsskala: UG. Prestationsbedömning: Genomförande samt skriftlig och muntlig presentation
Kod: 0314. Benämning: Laborationer.
Antal högskolepoäng: 1,5. Betygsskala: UG. Prestationsbedömning: Skriftliga rapporter

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: (FMFF15 Kvantmekanik och matematiska metoder eller FAFF10 Atom- och kärnfysik med tillämpningar) samt (FFFF01 Elektroniska material eller FFFF05 Fasta tillståndets fysik).
Begränsat antal platser: Nej

Kurslitteratur

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

Kontaktinfo och övrigt

Kursansvarig: Mats-Erik Pistol, mats-erik.pistol@ftf.lth.se
Kursansvarig: Martin Leijnse, martin.leijnse@ftf.lth.se
Hemsida: http://www.ftf.lth.se/courses/fff042