майстор в квантовата физика за напреднали материали инженерство

Общ преглед

Описание на програмата

Магистърската програма " Квантова физика за напреднали материали" е посветена на изучаването на нови физически явления, открити в наноструктурирани материали и квантови устройства, създадени през последните 20-30 години в търсенето на компоненти за квантова електроника. В същото време програмата е насочена към основните физични принципи на електронни системи и устройства на квантовата електроника, както и някои важни производствени техники и измервания на физични и химични характеристики на квантовата размер структури и материали. Програмата е предназначена за студенти, обучавани в размер на университетски курсове по обща физика и въведение в теоретичната физика за бакалаври, които са включени дисциплините: Теоретична механика и теория на еластичността, електродинамика квантова механика и статистическата физика. Програмата не включва начално специално обучение на студенти по физика на кондензираната материя, тъй като включва основни курсове по:

1) съвременната квантова физика на твърдите вещества,
2) електронна теория на металите,
3) технологии и материали на квантовата електроника,
4) спектроскопски методи за характеризиране на материалите.


Средата на обучение за тази програма е английски.


Отличителна черта на тази програма магистърска е да се фокусира върху изследването на нови физични явления в квантовата специализирани материали и устройства, всички от които са пренебрегвани в традиционните курсове по физика на твърдото. Тези обекти на изследване се появи в последните 20-30 години се дължи на развитие на инструменти и методи за измерване и преобразуване на свойствата на материалите в нанометровия диапазон от разстояния. Въпреки че физическите явления и процеси, наблюдавани в новите материали и наноструктури са описани в рамките на добре установени основните понятия на квантовата и класическата физика, те не могат да станат обект на изучаване на традиционни курсове за обучение по физика на кондензираната материя, които са били създадени в средата на ХХ век, просто защото повечето от тези съоръжения и подходящи инструменти за измерване на техните изследвания все още не са разработени. Кръгът на нова физическа явления проучен в специални курсове на програмата тази магистърска включва ефектите от размера на квантуване в ниска триизмерни структури, по-специално: ефекта квантовата Hall, колебанията квантовата заряд, Кулон блокада и Landauer квантовата проводимостта на контактите на атомната размер , статистиката Вигнер-Дайсън на електронни енергийните нива в нанокластери, колебанията Раби в системите на две нива, спектрите на квантови точки, кладенци и проводници в магнитно поле, фононите в фрактални структури, Айнщайн режими в термоелектрически полупроводникови материали с комплексно кристал и т.н. Тази магистърска програма дава възможност на студентите да се ориентират в съвременните научни и приложни изследвания и разработки на квантови материали и устройства чрез придобиване на умения и в двете теоретични изчисления в областта на квантовата физика на наносистемите, както и експериментални измервания, използващи модерно оборудване в областта на електронната и сканираща сондална микроскопия и спектроскопия.

Основни курсове 1) Съвременната квантова физика на твърдото тяло (1-ви семестър) въвежда в: различни аспекти на съвременната физика на твърдото тяло, включително феномени в обектите с атомен размер, включително тези, които се разглеждат в следните теми: квантов ефект Hall, графен и въглеродни нанотръби , Квантовата проводимост на Landauer на контактите с атомен размер, квантовите магнити (спин вериги), магнетизма на разочароващите системи, магнитните полупроводници, включително силиций с манган, колосалната магниторезионност, преходът на квантовата фаза, нискоенергийните възбуди в неразредените среди и фракталните структури, проводници, метали с тежки фермиони, полупроводници Кондо, квазикристали и структурно сложни сплави; 2) Електронната теория на металите (1-ви семестър) въвежда: основните методи и резултати от електронната теория на металите, които са в центъра на текущото изследване на квантовите свойства на твърдите вещества и използват концепцията Landau quasi-particles и Fermi - течност за течности за описване на свойствата на обикновените метали; описание на явленията в свръхпроводниците въз основа на концепцията за спиране на спонтанната симетрия и Бозе-кондензация на двойките Купър в рамките на теорията на Бардън, Купър и Шрифер, с прилагане на уравненията на Гинзбург и Ландау; основите на техниката на функциите на Зелените и нейните приложения за прогнозиране и интерпретиране на експерименти, включващи разсейване на фотони, неутрони, муони и измерване на характеристиките на тока-напрежение на тунелни микроконтакти; 3) Технологии и материали на квантовата електроника (2-ри семестър) въвежда в: физични свойства на основни полупроводникови материали и методи на нанотехнологията във връзка със създаването на основни елементи на наноелектрониката, оптоелектрониката, квантовите устройства, в частност, промени в електрическите и оптичните свойства на насипните материали, когато се произвеждат под формата на нискоразмерни структури (квантови кладенци, жици и точки), дължащи се на въздействието на квантов размер; с акцент върху C, Si, твърди разтвори GeXSi1-X, съединения и твърди разтвори А2В6 и A3B5; се считат също за основни технологии за производство на квантови структури: епитаксия на течна фаза, епитаксия на молекулярен сноп, епитаксия на органометалните съединения в парофазната фаза, нанолитография, самоорганизация на квантови проводници и точки; очертаване на използването на нискоразмерни структури в устройствата за микро- и наноелектроника; също се считат за излъчващи диоди и лазери за инфрачервените, видимите и ултравиолетовите спектрални области, фотодетекторите и транзисторите; 4) Спектроскопични методи за анализ на материали (1-ви семестър) въвежда в основите на съвременните спектроскопски методи за анализ на материали като спектроскопия на спектроскопия (AES), рентгенова фотоелектронова спектроскопия (XRF) SIMS), трансмисионна електронна микроскопия (ТЕМ), сканираща йонна микроскопия (СИМ), т.е. методи, които ни позволяват да изследваме елементарен, химичен състав, атомна структура, структурно съвършенство на повърхностите на твърдите вещества, повърхностни слоеве, граници междуфазови и наноструктури.

Специалните курсове запознават студентите с основните съвременни области на теоретичното физическо изследване в наносистемите, включително с нискоразмерни системи. 1) Квантовите електронни свойства на наносистемите (3-ти семестър) въвежда в: теорията на електронните квантови феномени в наносистемите: произволни хамилтонови матрици на Wigner-Dyson и термодинамиката на нанокластери, Peierls преходи в квази едномерни проводници, преходи на Ising и Berezinskii Kosterlitz- Безусловно в двумерните решетъчни системи, теорията на колебанията на въртене в едномерната верига Ising, теорията на Landauer за квантовата проводимост на контакт с квантовата точка; 2) Физиката на течнокристалните мембрани (3-ти семестър) въвежда в: физиката на течните кристали и приложенията към теорията на липидните мембрани, по-специално в основите на еластичността на течните кристали, приспособени да описват двуслойни мембрани, термодинамиката и кинетиката на фазата преходи в многокомпонентни системи, диаграми на Gibbs фаза и различни двумерни решетъчни модели; основна теорема за омокряне, адаптирана към биомембрани, механизми на протеино-липидните взаимодействия и условия за образуване на макроскопични омокрящи филми, зависимостта на скоростта на клетъчните процеси от енергията на формиране на мембранни структури, като се използва екзо- и ендоцитоза; 3) Физиката на нискоразмерните системи (2-ри семестър) въвежда в: нискоразмерни системи - квази-двумерни квантови кладенци, едноизмерни квантови проводници и квази нулеви квантитни точки, по-специално с кванто-механични явления в такива системи и влияние на външни електрически и магнитни полета, методи за компютърно моделиране и изчисления от първите принципи на параметрите на нискоразмерните системи: резонансни честоти, енергийни спектри и вълнови функции на електронни и ексцитонични системи с носители обединени в квантовата ямки и свързани квантови точки; еволюцията на спектъра и преструктурирането на спиновите състояния на молекулите, състоящи се от хоризонтално и вертикално свързани квантови точки; 4) Експерименталните методи във физиката на нискоразмерните системи (2-ри семестър) въвеждат в: методи на експериментално изследване на транспортните и магнитните свойства на твърдите вещества, включително: галваномагнитни ефекти (магниторезистентност, Hall ефект, ефекта де Haas-van Alphen, Shubnikov - de Haas ефект), електродинамика на металите, ядрено магнитен резонанс, ядрен гама резонанс; оборудване и експериментални техники за измерване на слаби сигнали при наличие на шум, измерване на съпротивлението, термометерия, прилагане на високи магнитни полета; методите за избор на подходяща измервателна технология за изследване, експериментален дизайн, конструктивна схема на експерименталната настройка, обработка и тълкуване на резултатите от експеримента, курсът преподава методи за анализ на повърхностите на твърди вещества, включително: класификация на методите за анализ на повърхност на материалите, сонда за йонни лъчи (обратно разсейване на Rutherford, канализация, масспектроскопия на вторични йони), електронна сонда (характеристична загуба спектроскопия, вторични електронни емисии, Auger спектроскопия), сонда за електромагнитна радиация, тунелна микроскопия; 5) Фазовите диаграми на многокомпонентни системи (3-ти семестър) въвеждат в: анализ на фазовите диаграми на многокомпонентни системи, включително приложени към реални материали и процеси, базирани на методите за изчисляване на софтуерни пакети "Thermo-Calc", както и оригиналните техники, използване на широко разпространена програма EXCEL; методи за решаване на следните задачи: анализ на фазовата композиция на многокомпонентни материали при различни температури; графична оценка и изчисление на ликвиус, твърдо вещество и други критични температури на фазовите трансформации; изграждане на изолирани и политермални разфасовки от тройни, четворни и пет пръста системи, използващи както графични, така и изчислителни методи; изчисляване на масови и обемни фракции на фазите в многокомпонентни системи, критичен анализ на информацията за фазовите диаграми и намиране на грешки при предвиждане на фазово равновесие в неизследвани многокомпонентни системи. 6) Електронните свойства на квантово-затворените полупроводникови хетероструктури (2-ри семестър) въвеждат в: физиката на нискоразмерни квантово ограничени хетероструктури, които са структурите, в които движението на носача е ограничено в една или повече посоки на разстоянията от порядъка на де Broglie дължина на вълната; електронен транспорт и оптични преходи в нискоразмерни електронни системи и разликата между електронните свойства на нискоразмерните структури и тези на насипни полупроводници; приложения на квантови точки и кладенци в фотоволтаиката и лазерните техники. 7) Въведение в пътя интегрални методи в съкратен физика материя (2-ри семестър) мотивация и съдържание: Идеята на курса е да се запознаят студентите с пътя интегрален подход към проблемите на съвременната физика на кондензираната материя. Целта е да се даде на студентите фирма командването на този подход чрез внимателно подбрани примери и задачи. Курсът съдържа математическа екскурзия в комплекс смятане, основите на втория квантуване, област квантуване, път неразделна описание на квантовата механика, статистически краен теория температура смущение, теория на линеен отговор, основи на renormalization група анализ и ефективна теория на полето. Окончателният проект се състои от теоретична описанието на един електрон транзистор чрез ефективни действия Ambegaokar-Eckern-Schoen. Курсовете по методите на експерименталните изследвания помагат на студентите да получат идея за материали за бъдещата елементарна база на квантовата електроника, както и за възможностите на методите за измерване: 1) спектроскопия, 2) тунелна микроскопия, 3) сканираща йонна микроскопия, 4) , чувствителност, местоположение и приложимост на различни методи за измерване за изследване на наноматериалите. Акцент на лекционни курсове са нови материали и модерни квантови устройства. Списъкът на новите материали, изучени в хода на програмата, включва: 1) графен и въглеродни нанотръби 2) квантови магнити - атомна верига на въртене 3) магнитни полупроводници - силиций, дозиран с манган; 4) полупроводникови материали на базата на твърди разтвори на германий в силиций 5) неразредени среди и фрактални структури - аерогелове, гранулирани проводници, 6) тежки фермионни метали, полупроводници Кондо, 7) квазикристали и структурно сложни термични материали на базата на бисмут телурид. Изследваните електронни устройства и уреди включват: 1) тунелен контакт с атомен размер; 2) магнитни превключватели на базата на манганити с колосална магниторезистор; 3) връзки на Джоузефсън; 4) излъчващи диоди и лазери за инфрачервени, видими и ултравиолетови, фотодетектори, транзистори. Изследва производствени технологии на квантови материали: 1) epitaxy в течна фаза, 2) epitaxy на молекулярен сноп, 3) епитаксия на парновата фаза от органометални съединения, 4) нанолитография, 5) самоорганизация на квантови проводници и точки.

Допускане

Допускане до International магистърски програми в MISiS е отворена за двата руски и чуждестранни студенти. Като се има предвид, че всички класове ще се провеждат на английски език, ние препоръчваме, че местни англо говорещи английски постигане на TOEFL резултат на най-малко 525 (на хартиен носител) или 200 (компютърен вариант) преди приемането. За да кандидатствате за двугодишна магистърска програма в MISiS, кандидатът трябва да притежава бакалавърска степен в сродна сфера. След завършване на програмата на обучение в MISiS, кандидатът ще получи руската държавна диплома и Европейско дипломно приложение.

Допускане Краен срок

Крайният срок за подаване на заявлението за есента на 2018 г. е 10 август 2018 г. , обаче, ние приветстваме чуждестранните студенти да подадат заявления до 20 юли 2018 г..

Последна актуализация Декември 2017

За учебното заведение

With over 100 years of experience educating in the fields of scientific research, technology, and metallurgy, The National University of Science and Technology MISIS has a proud and distinguished hist ... Научете повече

With over 100 years of experience educating in the fields of scientific research, technology, and metallurgy, The National University of Science and Technology MISIS has a proud and distinguished history. Established in 1918, the University originated as the Department of Metallurgy in the Moscow Academy of Mines, and in the following decades has undergone several transformations before achieving its current designation as a national research university. Свиване