Optyczne własności półprzewodników

w sali

Program wykładu obejmuje podstawowe właściwości optyczne półprzewodników i niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych. Na wykładzie przedstawione zostaną najpowszechniejsze metody badań optycznych półprzewodników.

Na wykładzie omawiane są podstawy klasycznego i kwantowego opisu zjawisk optycznych występujących w półprzewodnikach i niskowymiarowych strukturach półprzewodnikowych wynikające ze struktury pasmowej, obecności swobodnych elektronów (dziur), domieszek i drgań sieci krystalicznej. Wykład obejmuje prezentację współczesnych metod badań optycznych, takich jak absorpcja i odbicie światła, luminescencja, fotoprzewodnictwo, efekt Ramana. Metody te znajdują zastosowanie nie tylko w fizyce, ale również w innych naukach przyrodniczych (chemia, biologia), zarówno w badaniach systemów trójwymiarowych, jak również różnego rodzaju nanoobiektów oraz metamateriałów.

Program:

1. Zastosowanie równań Maxwella do opisu propagacji fal w ciele stałym.

2. Dynamiczna Funkcja Dielektryczna.

3. Opis kwantowy zjawisk optycznych, siła oscylatora.

4. Zjawiska optyczne związane ze swobodnymi nośnikami.

5. Drgania sieci - fonony, oddziaływanie elektron-fonon.

6. Model wodoropodobny w ciele stałym.

7. Spektroskopia stanów domieszkowych.

8. Przejścia międzypasmowe, osobliwości van Hoove.

9. Ekscytony, polaritony, magnetooptyka.

10. Własności optyczne nanobiektów półprzewodnikowych i metamateriałów.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Mechanika kwantowa I

Podstawowa

1. Mark Fox, Optical Properties of Solids

2. Ch. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego.

Uzupełniająca

3. P. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors.

4. J.M. Ziman, Wstęp do teorii Ciała Stałego.

5. K. Sierański, M. Kubisa, J. Szatkowski, J. Misiewicz, Półprzewodniki i struktury półprzewodnikowe.

6. N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, Solid State Physics

Wiedza

1. zna podstawowe zagadnienia związane z propagacją fal w ciele stałym

2. zna podstawowe własności optyczne metali, półprzewodników i izolatorów.

3. zna podstawowe metody optyczne stosowane w badaniach materii skondensowanej.

4. zna podstawowe metody (klasyczne i kwantowe) opisu własności optycznych materii skondensowanej

5. zna podstawowe rodzaje wzbudzeń w półprzewodnikach

Umiejętności

1. potrafi zastosować formalizm dynamicznej funkcji dielektrycznej do opisu własności optycznych materii skondensowanej,

2. potrafi zastosować metody mechaniki kwantowej do opisu własności optycznych materii skondensowanej.

3. potrafi wybrać spośród rożnych metod optycznych, te które najlepiej nadają się do wyznaczenia wybranych parametrów półprzewodników.

Postawy

1. docenia znaczenie metod optycznych we współczesnych badaniach materii skondensowanej

2. docenia znacznie pracy własnej w pogłębianiu wiedzy oraz umiejętności z obszaru materii skondensowanej

Warunki zaliczenia:

1. Ocena prezentacji na wybrany temat związany ze współczesnymi badaniami optycznymi w materii skondensowanej (30 % oceny końcowej)

2. Ocena z egzaminu ustnego (70 % oceny końcowej)

3. Obecność na wykładzie nie jest obowiązkowa ale gorąco polecana. W szczególności na wykładzie prezentowane dodatkowe informacje dotyczące wyprowadzeń wzorów i zależności teoretycznych oraz szczegóły eksperymentalne stanowiące rozszerzenie materiałów dostępnych na stronie internetowej wykładu.