Mester I Kvantefysik Til Avanceret Materialer Teknik

National University of Science and Technology MISiS

Studiebeskrivelse

Læs den officielle beskrivelse

Mester I Kvantefysik Til Avanceret Materialer Teknik

National University of Science and Technology MISiS

Kandidatuddannelsen Quantum Physics for Advanced Materials Engineering er afsat til undersøgelsen af ​​nye fysiske fænomener opdaget i nanostrukturerede materialer og kvanteanordninger skabt de sidste 20-30 år i søgningen efter komponenter til kvantelektronik. Samtidig programmet tager fat på de grundlæggende fysiske principper for elektroniske systemer og udstyr af kvante elektronik, samt nogle vigtige fremstillingsteknikker og målinger af fysiske og kemiske egenskaber af kvante-store konstruktioner og materialer. Programmet er designet til studerende uddannet i mængden af ​​universitetskurser i almindelighed fysik og introduktion til teoretisk fysik for en Bachelors, der omfatter kurser: teoretisk mekanik og teorien om elasticitet, elektrodynamik, kvantemekanik og statistisk fysik. Programmet indebærer ikke en start specialuddannelse af studerende i kondenseret materie fysik ,, fordi det indeholder grundlæggende kurser i:

1) Moderne kvantefysik af faste stoffer,
2) Elektronisk teori om metaller,
3) Teknologi og materialer af kvanteelektronik,
4) spektroskopiske metoder til materialekarakterisering.


Undervisningssprog for dette program er engelsk.


Et karakteristisk træk ved denne kandidatuddannelse er at fokusere på studiet af nye fysiske fænomener i kvante-store materialer og udstyr, som alle er overset i traditionelle kurser af faststoffysik. Disse objekter af undersøgelsen dukkede op i de sidste 20-30 år på grund af udvikling af redskaber og metoder til måling og konvertering af egenskaber af materialer i nanometer vifte af afstande. Selvom de fysiske fænomener og processer observeret i de nye materialer og nanostrukturer er beskrevet i forbindelse med veletablerede grundlæggende begreber i kvante og klassisk fysik, kunne de ikke blive genstand for undersøgelse af traditionelle kurser i faststoffysik, der blev skabt i midten af ​​det tyvende århundrede, simpelthen fordi de fleste af disse faciliteter og passende måleværktøjer for deres forskning endnu ikke er udviklet. Den kreds af nye fysiske fænomener studeres i særlige kurser af denne kandidatuddannelse omfatter effekterne af størrelse kvantisering i lav-dimensionelle strukturer, navnlig: kvante Hall effekten, kvante charge udsving, Coulomb blokade og Landauer quantum konduktans af kontakterne i atomare størrelse de Wigner-Dyson statistik over elektroniske energi niveauer i nanoclusters, de Rabi svingning i to-niveau-systemer, spektre af kvante prikker, brønde og ledninger i et magnetfelt, fononer i fraktale strukturer, Einstein tilstande i termoelektriske halvledermaterialer med komplekse krystalcelle, etc. Denne kandidatuddannelse giver eleverne mulighed for at orientere sig i den moderne videnskabelige og anvendte forskning og udvikling af kvantemateriale og -apparater gennem erhvervelse af færdigheder i både teoretiske beregninger inden for kvantefysik af nanosystemer samt eksperimentelle målinger ved hjælp af moderne udstyr i området for elektron- og scanningssondemikroskopi og spektroskopi.

Grundlæggende kurser 1) Moderne kvantefysik af faste stoffer (1. semester) introducerer i: forskellige aspekter af moderne solid state fysik, herunder fænomener i atomstørrelsens objekter, herunder dem, der betragtes i følgende emner: quantum Hall effekt, grafen og carbon nanorør , Jordauer kvantekonduktans af atomstørrelseskontakter, kvantemagneter (spin-kæder), magnetisme af frustrerede systemer, magnetiske halvledere, herunder siliciumdoteret med mangan, kolossal magnetoresistance, kvantefaseovergange, lavenergi-excitationerne i uordnede medier og fraktale strukturer, granulære ledere, metaller med tungfermioner, Kondo halvledere, kvasikrystaller og strukturelt komplekse legeringer; 2) Elektronsteorien om metaller (1. semester) introducerer i: Grundmetoder og resultater af elektronteorien om metaller, der er i fokus for den nuværende undersøgelse af kvanteegenskaber af faste stoffer og bruger begrebet Landau quasi-partikler og Fermi -viquid teori for at beskrive egenskaberne af normale metaller; beskrivelse af fænomener i superledere baseret på begrebet spontan symmetribrydning og Bose-kondensering af Cooper-par inden for rammerne af teorien om Bardeen, Cooper og Schrieffer med anvendelse af ligningerne i Ginzburg og Landau; grundlaget for den grønne funktions teknik og dens anvendelser til forudsigelse og fortolkning af eksperimenter, der involverer spredning af fotoner, neutroner, muoner og måling af strømspændingsegenskaberne ved tunneling mikrokontakter; 3) Technologies and Materials of Quantum Electronics (2. semester) introducerer i: fysiske egenskaber ved grundlæggende halvledermaterialer og metoder til nanoteknologi i forbindelse med oprettelsen af ​​basiselementerne i nanoelektronik, optoelektronik, kvanteapparater, herunder især undersøgelsen af ændringer i de elektriske og optiske egenskaber af bulkmaterialer, når de fremstilles i form af lavdimensionelle strukturer (kvantbrønde, ledninger og prikker) på grund af virkningerne af kvantstørrelse-effekten; med vægt på C, Si, faste opløsninger GeXSi1 -X, forbindelser og faste opløsninger А2В6 og A3B5; også overvejet er grundlæggende teknologier til fremstilling af kvanteformede strukturer: flydende fase epitaxy, molekylær stråle epitaxy, damp fase epitaxy af organometalliske forbindelser, nanolithography, selvorganisering af kvante tråde og prikker; Oversigt over brugen af ​​lavdimensionelle strukturer i enhederne af mikro- og nanoelektronik; også overvejende er emitterende dioder og lasere til de infrarøde, synlige og ultraviolette spektralområder, fotodetektorer og transistorer; 4) Spektroskopiske metoder til analyse af materialer (1. semester) introducerer: fundamentet for moderne spektroskopiske metoder til analyse af materialer, såsom Auger-elektronspektroskopi (AES), røntgenfotoelektronspektroskopi (XRF), sekundær ionmassespektrometri ( SIMS), transmissionselektronmikroskopi (TEM), scanning-ionmikroskopi (SIM), dvs. metoder, der giver os mulighed for at undersøge elementær, kemisk sammensætning, atomstruktur, strukturel perfektion af overfladerne af faste stoffer, overfladelag, interfasegrænser og nanostrukturer.

Specialkurser kender eleverne med grundlæggende moderne områder af teoretisk fysikforskning i nanosystemer, herunder lavdimensionale systemer. 1) Kvantumelektroniske egenskaber ved nanosystemer (3. semester) introduceres i: teori om elektroniske kvantefænomener i nanosystemer: tilfældige Hamiltonianmatricer af Wigner-Dyson og termodynamik af nanokluster, Peierls-overgange i kvasi-endimensionale ledere, overgange af Ising og Berezinskii Kosterlitz- Thouless i todimensionale gittersystemer, teorien om spidsfluktuationer i endimensionelle Ising-kæden, teorien om jordauerkvantumkonduktans for kvantepunktkontakt; 2) Fysik af flydende krystalmembraner (3. semester) indfører i: flydende krystals fysik og dets anvendelser til teorien om lipidmembraner, især i grundstoffer af elasticitet af flydende krystaller, der er indrettet til at beskrive dobbeltlagsmembraner, termodynamik og kinetik af fase overgange i multikomponent systemer, Gibbs fasediagrammer og forskellige todimensionale gittermodeller; grundlæggende teori om befugtning, tilpasset til biomembraner, mekanismer af protein-lipid-interaktioner og betingelser for dannelse af makroskopiske befugtningsfilm, afhængigheden af ​​hastigheden af ​​cellulære processer på energien til dannelse af membranstrukturer under anvendelse af exo- og endocytose som eksempel; 3) Fysik af lavdimensionale systemer (2. semester) introducerer i: lavdimensionale systemer - kvasi-todimensionelle kvantbrønde, endimensionelle kvantekabler og kvasi-nuldimensionelle kvantepunkter, især med kvante-mekaniske systemer fænomener i sådanne systemer og indflydelsen af ​​eksterne elektriske og magnetiske felter, metoder til computermodellering og beregninger fra første principper for parametre i de lavdimensionale systemer: resonansfrekvenser, energispektrene og bølgefunktionerne i elektroniske og excitoniske systemer med bærere inkuplerede kvante brønde og koblede kvantepunkter Spektrumets udvikling og omstrukturering af spin-tilstanderne af molekyler bestående af horisontalt og vertikalt koblede kvantepunkter; 4) Eksperimentelle metoder i fysik i lavdimensionale systemer (2. semester) introducerer i: metoder til eksperimentelle undersøgelser af transports og magnetiske egenskaber af faste stoffer, herunder: galvanomagnetiske effekter (magnetoresistance, Hall effect, Haas-van Alphen-effekten, Shubnikov-de Haas-effekten), elektrodynamik af metaller, nuklear magnetisk resonans, nuklear gamma resonans; udstyr og eksperimentelle teknikker til måling af svage signaler i nærværelse af støj, modstandsmåling, termometer, anvendelse af høje magnetfelter; metoder til valg af passende måleteknologi til forskning, eksperimentelt design, designskema for eksperimentelle opsætninger, behandling og fortolkning af eksperimentets resultater. Kurset underviser også metoder til analyse af overflader af faste stoffer, herunder: klassificering af analysemetoder for materialeoverflade, ionstrålesonde (inverse Rutherford-spredning, kanalisering, massespektroskopi af sekundære ioner), elektronstrålesonde (karakteristisk tabsspektroskopi, sekundærelektron emission, augerspektroskopi), elektromagnetisk strålingsprobe, tunnelmikroskopi; 5) Fasediagrammer af multikomponentsystemer (3. semester) introducerer i: analyse af fasediagrammer af multikomponentsystemer, herunder anvendt til virkelige materialer og processer baseret på softwarepakkeberegningsmetoder "Thermo-Calc" samt de oprindelige teknikker, der er fokuseret på brug af udbredt program EXCEL; metoder til løsning af følgende opgaver: analyse af fasesammensætning af multikomponentmaterialer ved forskellige temperaturer; grafisk estimering og beregning af liquidus, solidus og andre kritiske temperaturer af fase transformationer; konstruktion af isolerede og polytermiske snit af tredobbelte, firedobbelt og fem fingersystemer ved hjælp af både grafiske og beregningsmetoder; beregning af masse- og volumenfraktioner i faser i multikomponentsystemer, en kritisk analyse af informationer om fasediagrammer og fundning af fejl i forudsigelsen af ​​faseækvivalenter i uudforskede multikomponentsystemer. 6) Elektroniske egenskaber af kvantbundne halvleder-heterostrukturer (2. semester) introducerer i: fysik af lavdimensionelle kvantbundne heterostrukturer, der er de strukturer, hvor bærerbevægelsen er begrænset i en eller flere retninger i afstande i rækkefølgen af ​​de Broglie bølgelængde; elektron transport og optiske overgange i lavdimensionelle elektroniske systemer og forskellen mellem de elektroniske egenskaber af lavdimensionelle strukturer og dem af bulk halvledere; anvendelser af kvantepunkter og brønde i fotovoltaik og laserteknikker. 7) Introduktion til sti integrerede metoder i faststoffysik (2-semester) motivation og indhold: Ideen med kurset er at få de studerende bekendt med sti integreret tilgang til problemerne med moderne faststoffysik. Formålet er at give fast kommandoen ved denne fremgangsmåde studerende via nøje udvalgte eksempler og problemer. Kurset indeholder matematiske sidespring i komplekse kalkyle, det grundlæggende i anden kvantisering, felt kvantisering, sti integreret beskrivelse af kvantemekanik statistisk mekanik, finite temperatur perturbationsteori, teori om lineær respons, grundlæggende i renormalisering gruppe analyse og effektiv feltteori. Det endelige projekt består af den teoretiske beskrivelse af enkelt elektron transistor via effektiv Ambegaokar-Eckern-Schoen handling. Kurser i eksperimentelle forskningsmetoder hjælper eleverne med at få en ide om materialer til den potentielle elementære base af kvanteelektronik samt om mulighederne for målemetoder: 1) spektroskopi, 2) tunneling mikroskopi, 3) scanning ionmikroskopi, 4) nøjagtigheden , følsomhed, lokalitet og anvendelighed af forskellige målemetoder til undersøgelse af nanomaterialer. Fokus af forelæsning kurser er nye materialer og moderne kvante-enheder. Liste over nye materialer studeret i løbet af programmet omfatter: 1) grafen og carbon nanorør 2) kvante magneter - atom spin kæde 3) magnetiske halvledere - silicium doteret med mangan; 4) halvledermaterialer baseret på solide opløsninger af germanium i silicium 5) uordnede medier og fraktale strukturer - aerogeler, granulære ledere, 6) tungmetalliske metaller, Kondo halvledere, 7) kvasikrystaller og strukturelt komplekse termioniske materialer baseret på bismuth tellurid. Studierede elektroniske apparater og apparater omfatter: 1) Tunnelkontakt med atomstørrelse, 2) Magnetiske omskiftere på basis af manganitter med kolossal magnetoresistance 3) Josephson-kryds 4) Udgivelse af dioder og lasere til infrarøde, synlige og ultraviolette fotodetektorer, transistorer. Studierede produktionsteknologier af kvanteformede materialer: 1) væskefase-epitakse, 2) molekylærstråle-epitakse, 3) dampfase-epitaxy fra organometalliske forbindelser, 4) nanolitografi, 5) selvorganisering af kvantekabler og prikker.

Optagelse

Adgang til internationale kandidatuddannelser ved MISiS er åben for både russiske og internationale studerende. Da alle klasser vil blive afholdt på engelsk, anbefaler vi, at ikke-native taler engelsk opnå en TOEFL score på mindst 525 (papirbaserede) eller 200 (computer-baseret) før indlæggelsen. For at ansøge om en to-årig kandidatuddannelse på MISiS, skal ansøgeren have en bachelorgrad i et beslægtet område. Efter afslutningen af ​​programmet for undersøgelse på MISiS, vil ansøger modtage en russisk statsligt eksamensbevis og en europæisk tillægget til eksamensbeviser.

Entré Deadline

Fristen for at indsende ansøgningen til efteråret 2018 er 10. august 2018 , men vi henvender internationale studerende til at indsende ansøgninger senest den 20. juli 2018.

Denne skole tilbyder programmer i:
  • Engelsk


Sidst opdateret December 3, 2017
Varighed og pris
This course is Campusbaseret
Start Date
Startdato
Okt. 2018
Duration
Varighed
2 år
Fuldtid
Price
Pris
8,200 USD
Information
Deadline
Locations
Rusland - Moskva
Startdato: Okt. 2018
Ansøgningsfrist Kontakt skolen
Slutdato Kontakt skolen
Dates
Okt. 2018
Rusland - Moskva
Ansøgningsfrist Kontakt skolen
Slutdato Kontakt skolen