Квантовая физика для продвинутого материаловедения

Магистерская программа «Квантовая физика для перспективной инженерии материалов» посвящена изучению новых физических явлений, обнаруженных в наноструктурированных материалах и квантовых устройствах, созданных в последние 20-30 лет в поисках компонентов для квантовой электроники. В то же время в программе рассматриваются основные физические принципы электронных систем и устройств квантовой электроники, а также некоторые важные методы изготовления и измерения физико-химических характеристик структур и материалов квантового размера. Программа рассчитана на студентов, обучающихся в объеме университетских курсов по общей физике и введению в теоретическую физику для бакалавров, что включает в себя курсы: теоретическая механика и теория упругости, электродинамика, квантовая механика и статистическая физика. Программа не предусматривает начальную специальную подготовку студентов по физике конденсированного состояния, поскольку она включает в себя базовые курсы по: 1) современной квантовой физике твердого тела, 2) электронной теории металлов, 3) технологии и материалам квантовой электроники, 4) спектроскопическим методам характеристика материалов.

Срочность и необходимость : Отличительной особенностью этой магистерской программы является концентрация внимания на изучении новых физических явлений в квантовом измерении. материалы и устройства, все из которых упускаются из виду в традиционных курсах физики твердого тела. Эти объекты исследования появились в последние 20-30 лет благодаря разработке инструментов и методов измерения и преобразования свойств материалов в нанометровом диапазоне расстояний. Хотя физические явления и процессы, наблюдаемые в новых материалах и наноструктурах, описаны в рамках устоявшихся фундаментальных концепций квантовой и классической физики, они не могли стать объектом изучения традиционных учебных курсов по физике конденсированных сред, которые были созданы. в середине двадцатого века просто потому, что большинство этих средств и адекватных измерительных инструментов для их исследований еще не были разработаны. Круг новых физических явлений, изучаемых на специальных курсах этой магистерской программы, включает эффекты размерного квантования в низкоразмерных структурах, в частности: квантовый эффект Холла, квантовые флуктуации заряда, кулоновская блокада и квантовая проводимость Ландауэра контактов атомного размера. , статистика Вигнера-Дайсона электронных уровней энергии в нанокластерах, осцилляции Раби в двухуровневых системах, спектры квантовых точек, ям и проволок в магнитном поле, фононы в фрактальных структурах, моды Эйнштейна в термоэлектрических полупроводниковых материалах со сложными хрустальная ячейка и т. д.

Развитие навыков : . Данная магистерская программа позволяет студентам ориентироваться в современных научных и прикладных исследованиях и разработках квантового размера. материалы и приборы благодаря приобретению навыков как теоретических расчетов в области квантовой физики наносистем, так и экспериментальных измерений с использованием современного оборудования Компонент в области электронной и сканирующей зондовой микроскопии и спектроскопии.

Основные курсы :

 

Современная квантовая физика твердого тела (1-й семестр) знакомит с: различными аспектами современной физики твердого тела, включая явления в объектах атомного размера, включая те, которые рассматриваются в следующих темах: квантовый эффект Холла, графен и углеродные нанотрубки, квантовая проводимость Ландауэра контактов атомного размера, квантовые магниты (спиновые цепи), магнетизм фрустрированных систем, магнитные полупроводники, в том числе кремний, легированный марганцем, колоссальное магнитосопротивление, квантовые фазовые переходы, низкоэнергетические возбуждения в неупорядоченных средах и фрактал структуры, гранулированные проводники, металлы с тяжелыми фермионами, полупроводники Кондо, квазикристаллы и структурно сложные сплавы;

 

Электронная теория металлов (1-й семестр) знакомит с: основными методами и результатами электронной теории металлов, которые находятся в центре внимания современных исследований квантовых свойств твердых тел и используют концепцию Ландау теория квазичастиц и ферми-жидкости для описания свойств нормальных металлов; описание явлений в сверхпроводниках на основе концепции спонтанного нарушения симметрии и бозе-конденсации куперовских пар в рамках теории Бардина, Купера и Шриффера с применением уравнений Гинзбурга и Ландау; основы техники функций Грина и ее приложения для предсказания и интерпретации экспериментов, связанных с рассеянием фотонов, нейтронов, мюонов и измерением вольт-амперных характеристик туннельных микроконтактов;

 

Технологии и материалы квантовой электроники (2-й семестр) знакомит с: физическими свойствами базовых полупроводниковых материалов и методами нанотехнологий применительно к созданию базовых элементов наноэлектроники, оптоэлектроники, квантовых приборов, в частности , в том числе изучение изменений электрических и оптических свойств сыпучих материалов при их изготовлении в виде низкоразмерных структур (квантовых ям, проволок и точек) в результате воздействия квантово-размерного эффекта; с акцентом на C, Si, твердые растворы GeXSi1-X, соединения и твердые растворы 26 и A3B5; также рассматриваются основные технологии изготовления квантово-размерных структур: жидкофазная эпитаксия, молекулярно-лучевая эпитаксия, парофазная эпитаксия металлорганических соединений, нанолитография, самоорганизация квантовых проволок и точек; краткий обзор использования низкоразмерных структур в приборах микро- и наноэлектроники; также рассматриваются излучающие диоды и лазеры для инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областей спектра, фотоприемники и транзисторы;

 

Спектроскопические методы анализа материалов (1-й семестр) знакомят с: основами современных спектроскопических методов анализа материалов, такими как оже-электронная спектроскопия (AES), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XRF), вторичная ионная масс-спектрометрия (SIMS), просвечивающая электронная микроскопия (TEM), сканирующая ионная микроскопия (SIM), т.е. методы, которые позволяют исследовать элементный, химический состав, атомную структуру, структурное совершенство поверхностей твердых тел, поверхностных слоев, межфазных границ и наноструктуры.

 

Специальные курсы : ознакомьте студентов с основными современными областями исследования теоретической физики в наносистемах, включая низкоразмерные системы:

 

Квантовые электронные свойства наносистем (3-й семестр) знакомят с: теорией квантовых электронных явлений в наносистемах: случайными гамильтоновыми матрицами Вигнера-Дайсона и термодинамикой нанокластеров, переходами Пайерлса в квазиодномерных проводниках, переходами Изинг и Березинский-Костерлиц-Таулесс в двумерных решеточных системах, теория спиновых флуктуаций в одномерной цепочке Изинга, теория квантовой проводимости Ландауэра квантового точечного контакта;

 

Физика жидкокристаллических мембран (3-й семестр) знакомит с: физикой жидких кристаллов и ее приложениями к теории липидных мембран, в частности, к основам упругости жидких кристаллов, адаптированных для описания двухслойных мембран, термодинамика и кинетика фазовых переходов в многокомпонентных системах, фазовые диаграммы Гиббса и различные двумерные решеточные модели; базовая теория смачивания, адаптированная к биомембранам, механизмам белково-липидных взаимодействий и условиям формирования макроскопических смачивающих пленок, зависимость скорости клеточных процессов от энергии формирования мембранных структур на примере экзо- и эндоцитоза;

Физика низкоразмерных систем (2-й семестр) включает в себя: низкоразмерные системы - квазидвумерные квантовые ямы, одномерные квантовые проволоки и, в частности, квази-нульмерные квантовые точки с квантово-механическими явлениями в таких системах и воздействием внешних электрических и магнитных полей, методами компьютерного моделирования и расчетов из первых принципов параметров низкоразмерных систем: резонансных частот, энергетических спектров и волновых функций электронных и экситонных системы с носителями, связанными квантовыми ямами и связанными квантовыми точками; эволюция спектра и перестройка спиновых состояний молекул, состоящих из горизонтально и вертикально связанных квантовых точек;

 

Экспериментальные методы в физике низкоразмерных систем (2-й семестр) вводит в: методы экспериментальных исследований транспортных и магнитных свойств твердых тел, в том числе: гальваномагнитные эффекты (магнитосопротивление, эффект Холла, де Гааза) -вен эффект Альфена, эффект Шубникова - де Гааза), электродинамика металлов, ядерный магнитный резонанс, ядерный гамма-резонанс; оборудование и экспериментальные методики измерения слабых сигналов при наличии шума, измерения сопротивления, термометрии, приложения сильных магнитных полей; Методы выбора подходящей измерительной техники для исследования, проектирования эксперимента, схемы проектирования экспериментальной установки, обработки и интерпретации результатов эксперимента, в курсе также изучаются методы анализа поверхностей твердых тел, в том числе: классификация методов анализа поверхность материалов, ионно-лучевой зонд (обратное резерфордское рассеяние, каналирование, масс-спектроскопия вторичных ионов), электронно-лучевой зонд (характеристическая спектроскопия потерь, вторичная электронная эмиссия, оже-спектроскопия), датчик электромагнитного излучения, туннельная микроскопия;

 

Фазовые диаграммы многокомпонентных систем (3-й семестр) знакомит с: анализом фазовых диаграмм многокомпонентных систем, в том числе применяемых к реальным материалам и процессам, на основе программных методов расчета пакетов Thermo-Calc, а также оригинальных методик ориентирован на использование широко распространенной программы EXCEL; методы решения следующих задач: анализ фазового состава многокомпонентных материалов при различных температурах; графическая оценка и расчет ликвидуса, солидуса и других критических температур фазовых превращений; построение изолированных и политермических разрезов систем тройного, четырехместного и пяти пальцев с использованием графических и вычислительных методов; расчет массовых и объемных долей фаз в многокомпонентных системах, критический анализ информации о фазовых диаграммах и поиск ошибок в прогнозировании фазовых равновесий в неизученных многокомпонентных системах.

 

Электронные свойства квантово-ограниченных полупроводниковых гетероструктур (2-й семестр) знакомит с: физикой низкоразмерных квантово-ограниченных гетероструктур, представляющих собой структуры, в которых движение носителя ограничено в одном или нескольких направлениях на расстояниях порядка длины волны де Бройля; электронный транспорт и оптические переходы в низкоразмерных электронных системах, а также различие между электронными свойствами низкоразмерных структур и массивных полупроводников; применение квантовых точек и ям в фотоэлектрической и лазерной технике.

 

Введение в методы интеграла по путям в физике конденсированного состояния (2-й семестр) Мотивация и содержание. Цель курса - познакомить студентов с интегральным по путям подходом к проблемам современной физики конденсированного состояния. Цель состоит в том, чтобы дать студентам твердое владение этим подходом через тщательно отобранные примеры и проблемы. Курс содержит математическое углубление в сложное исчисление, основы второго квантования, квантование поля, интегральное описание пути квантовой статистической механики, теорию конечных температурных возмущений, теорию линейного отклика, основы анализа ренормгруппы и теорию эффективного поля. Окончательный проект состоит из теоретического описания одноэлектронного транзистора посредством эффективного действия Амбегаокара-Эккерна-Шоена.

 

Курсы по экспериментальным исследованиям помогают студентам получить представление о материалах для предполагаемой элементарной базы квантовой электроники, а также о возможностях методов измерения:  <Литий> спектроскопия,  

туннельная микроскопия,

 

сканирующая ионная микроскопия,

 

точность, чувствительность, местность и применимость различных методов измерения для изучения наноматериалов.

 

Фокус лекционных курсов - это новые материалы и современные квантовые устройства. Список новых материалов, изученных в ходе программы, включает в себя:

графеновые и углеродные нанотрубки

 

квантовые магниты - атомная спиновая цепь

 

магнитные полупроводники - кремний, легированный марганцем;

 

полупроводниковые материалы на основе твердых растворов германия в кремнии

 

неупорядоченные среды и фрактальные структуры, аэрогели, зернистые проводники,

 

тяжелые фермионные металлы, полупроводники Кондо,

 

квазикристаллы и структурно сложные термоэлектронные материалы на основе теллурида висмута.

 

Изучаемые электронные устройства и устройства включают в себя:

 

туннельный контакт атомного размера,

 

магнитные переключатели на основе манганитов с колоссальным магнитосопротивлением

 

Джозефсоновские перекрестки

 

излучающие диоды и лазеры для инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения, фотоприемники, транзисторы.

 

Изученные технологии изготовления квантовых материалов:

 

жидкофазная эпитаксия,

 

молекулярно-лучевая эпитаксия,

 

парофазная эпитаксия из металлоорганических соединений,

 

литография,

 

самоорганизация квантовых проводов и точек.

Досье соискателей должно включать: Форма заявки, б. Отсканированная копия паспорта, c. Отсканированная копия диплома и стенограммы, d. Английский или русский перевод диплома и стенограммы (в случаях, когда диплом не на английском или русском языке), e. Сопроводительное письмо (1-2 страницы), ф. CV и g. TOEFL или другие сертификаты о знании английского языка (если есть). Оценка TOEFL на уровне 525 (на бумажном носителе) или 213 (на компьютере) Требования к английскому языку TOEFL на бумажном тестовом балле: 525

Специальное предложение для первого зачисления в международные магистерские программы MISiS:
Все соискатели, желающие принять участие в одной из предлагаемых магистерских программ в осеннем / весеннем семестре, будут получать ежегодный образовательный грант в размере 5 долларов США. 000, чтобы покрыть плату за обучение.

Решение о присуждении принимается Приемной комиссией на основании Досье заявителей и принимается в соответствии со следующими Правами. Критерии:

• средний балл для бакалавра период обучения,
• владение языком,
• научные публикации,
• награды, награды и отличия, а также
• личная и профессиональная мотивация изложено в сопроводительном письме.

Окончательный курс досье для кандидатов будет опубликован на веб-сайте международных магистерских программ не позднее, чем через 7 дней после закрытия Прием .

Кандидаты, чьи досье будут оценены на первые 10% позиций в списке досье, будут получать ежегодный образовательный грант в размере 10 000 долларов США.

Образовательный грант не будет будет предоставлено, если:

• досье соискателей подано после установленного срока,
• досье соискателей не заполнено / отсутствуют документы.

Международная программа стипендий для студентов

Национальный университет науки и технологий ?? МИСиС ?? рад объявить о новой конкурсной стипендиальной программе, открытой для иностранных студентов *, обучающихся на степень бакалавра или магистра. Международная студенческая стипендиальная программа была создана в рамках Программы повышения конкурентоспособности Национального научно-технического университета МИСиС Среди ведущих мировых научных образовательных центров .??

Международные стипендии для студентов включают:

• Бесплатное обучение в Национальном университете науки и техники? ? МИСиС ?? в течение всей программы обучения
• Приоритет для комнат в студенческих общежитиях
• Стипендия, которую студент будет использовать для покрытия жилья
• Стипендия, которую студент будет использовать для оплатить обязательное медицинское страхование

Кто может подать заявку:

Есть две разные целевые группы, которые имеют право на участие в Международной стипендии для студентов Программа.

I группа: аспиранты очной формы обучения, получающие степень в технической области, или студенты, которые были условно приняты в программу технической специальности, но нуждаются в улучшении своего русского языка знание языка перед входом в программу. В эту группу также входят магистранты, обучающиеся по программе двойного диплома.

Группа II: обменивайтесь аспирантами из партнерских университетов, обучающихся или участвующих в одной из учебных программ, преподаваемых на английском языке в МИСиС .

Как подать заявку:

Чтобы получить международную студенческую стипендию, кандидаты должны отправить следующие документы в MISiS до 10 июня 2014 года. . Все документы должны быть отправлены по электронной почте на mp@misis.ru с темой заголовка «Международная стипендия Program_Last name_First name»

• Заполненное приложение с прикрепленным цветным паспортом фотография
• Копии диплома (ов) и стенограммы (документов) из всех предыдущих академических учреждений
• Сертифицированные русские переводы образовательных документов. Они должны быть нотариально заверены или заверены в консульском отделе посольства Российской Федерации.
• Сопроводительное письмо на английском или русском языке
• Рекомендательные письма (только для соискателей степени магистра)
• Копии документов (сертификаты или другие уведомления о победе в международных и национальных (общегородских или других) научных конкурсах, информация о научных публикациях или участие в инновационной деятельности
• Копия страница биографической информации паспорта, которая будет использоваться иностранным студентом для въезда в Российскую Федерацию, со сроком действия не менее 18 месяцев с даты начала въездной академической визы