Transzport komplex nanoszerkezetekben
Tárgy adatok
Előadók: Dr. Csonka Szabolcs, Dr. Halbritter András, Dr. Csontos Miklós, Geresdi Attila, Makk Péter
Tanszék: BME Fizika Tanszék
Kód: BMETE11MF24
Besorolás: BME TTK fizikus MSC képzés, kutató fizikus szakirány, kötelezően választható tárgy
Követelmény: 2/0/0/V/3
Nyelv: magyar
Jelenléti követelmények: Aláírást csak az kaphat, aki részt vesz az előadások legalább 50%-án.
Félévközi számonkérések: -
Félév végi osztályzat: Szóbeli vizsga alapján, melyen minden segédeszköz (pl. nyomtatott jegyzet) használható, a cél az anyag minél mélyebb megértése.
Konzultációk előzetes bejelentkezés alapján
Az előadások fóliái (2015)
(jelszó az előadóktól kérhető)
- Szénnanoszerkezetek I (Csonka Szabolcs)
- Szénnanoszerkezetek II (Csonka Szabolcs)
- Szénnanoszerkezetek III (Csonka Szabolcs)
- Szénnanoszerkezetek IV (Csonka Szabolcs)
Vizsgatematika (2015)
A viszgán mindenki egy tételt húz az alábbi tételek közül, melyet részletesen kell ismertetni. Ezen kívül számos más tétellel kapcsolatban felteszünk gyorsan megválaszolható kérdéseket. A felkészülésnél kérjük, hogy mindenki elsősorban az anyag megértésére helyezze hangsúlyt, és mindenki gondolja végig, hogy az egyes témaköröknek mik a legfontosabb üzenetei. A vizsgára mindenki hozhat magával egy A4-es lap méretű (kétoldalas) saját kézírással készített "puskát", mely felhasználható a készüléshez. (A vizsga közben, pl. a villámkérdéseknél ez a segédanyag már nem használható!) Az újrafelhasználás elkerülése végett a vizsga után beszedjük a segédanyagot.
Nanoszerkezetek előállítási és vizsgálati technikái
Moore törvénye, az elektronikai eszközök méretcsökkenése. Elektronmikroszkópok, elektronsugár litográfia, kétdimenziós elektrongáz GaAlAs heteroszerkezetekben. Pásztázó alagútmikroszkóp és atomerő mikroszkóp.
Karakterisztikus méretskálák
Karakterisztikus méretskálák: momentumrelaxációs szabadúthossz, fáziskoherencia-hossz, spindiffúziós hossz.
Mezoszkopikus transzport I.
Ideális nanovezetékek ellenállása, Landauer-formula, vezetőképesség-kvantálás.
Mezoszkopikus transzport II.
Termoelektromos jelenségek, hol termelődik a hő?
Mezoszkopikus transzport III.
Koherens és inkoherens transzport, négypont-ellenállás, ellenállások koherens és inkoherens sorba kapcsolása, környezet miatti koherencia-vesztés.
Makroszkopikus transzport I.
Nemegyensúlyi eloszlásfüggvény, Boltzmann-egyenlet, relaxációs idő közelítés. Boltzmann-egyenlet megoldása homogén hőmérsékletgradiens, illetve homogén elektromos tér esetén.
Makroszkopikus transzport II.
Egyenáramú vezetőképesség számolása a Boltzmann-egyenlet alapján. Üres és teli sáv vezetése, izotróp rendszer vezetőképessége. Termoelektromos jelenségek. Fémek ellenállásának hőmérsékletfüggése.
Szupravezetés I.
Szupravezetés jelensége, szupravezető elemek és anyagok, Meissner-effektus, tökéletes diamágnesség, kísérlet szupravezető gyűrűvel, London-egyenletek.
Szupravezetés II.
Tiltott sáv, Ginzburg-Landau-elmélet, SN határátmenet, Mágneses tér behatolása, fluxuskvantálás, vortexek, első- és másodfajú szupravezetők.
Szupravezetés III.
Josephson-effektus, Cooper párok, szupravezető alkalamazások.
Félvezetők I.
Félvezetők alaptulajdonságai, sávszerkezet, termikusan gerjesztett töltéshordozók, kémiai potenciál, töltéshordozó koncentráció véges hőmérsékleten.
Félvezetők II.
Adalékolt félvezetők, donor és akceptor állapotok, hőmérséklet függő viselkedés
Félvezetők III.
Félvezető elektronikai eszközök: Schotky-gát és dióda, p-n átmenet, Zener-dióda, Esaki-dióda, bipoláris tranzisztor, CMOS, MOSFET, Flash memória, HEMT
Félvezetők IV.
Félvezető eszközök gyártási lépései, litográfia, rétegnövesztési módszerek, band-engineering, kétdimenziós elektrongáz, félvezető optikai eszközök: lézerek, világító dióda, napelem. Blue-LED.
Mágnesség I.
Atomok mágneses momentuma: impulzus momentum, Hund szabályok, eredetük, Landé g-faktor, Curie szuszceptibilitás.
Mágnesség II.
SZERKESZTES ALATT
Tematika 2013
Bevezetés
Nanoszerkezetek készítése, a nanofizika alapfogalmai (kvantum pont-kontaktusok, vezetőképesség kvantálás, interferenciajelenségek nanoszerkezetekben, dekoherencia, kvantum dotok, kvantum Hall élállapotok, hibrid nanoszerkezetek (Halbritter András, 2 előadás)
Szén nanoszerkezetek
Grafén, szén nanocsövek alap tulajdonságai, alkalmazási területek, elektromos transzport, szén alapú kvantum pöttyök.(Csonka Szabolcs, 3 előadás)
Törtszámú Kvantum Hall-effektus
A legalsó Landau szint szerkezete, elektron-elektron kölcsönhatás, Chern-Simon transzformáció, Kompozit fermionok, 1/2 betöltés (Csonka Szabolcs, 1 előadás)
Hideg gázok és szilárdtestek kölcsönhatása
Hideg gázok alapjai. Kölcsönhatás szilárdtest rendszerekkel (Fortágh József, 2 előadás)
Spintronika
GMR, spin valve, spin torque, spin dekoherencia, spin injektálás, nemlokális mérések (Csontos Miklós, 1 előadás)
Szupravezető nanoszerkezetek
Andreev reflexió, mezoszkópikus proximity effektusok (Halbritter András 2 előadás)
Szupravezető QuBit
QuBit ismétlés, Josephson effektus, RF és DC SQUID, Flux Qubit, Phase Qubit, Cooper pair box, Charge Qubit, Coupling to CQED, Jaynes-Cummings model (Makk Péter 2 előadás)
Hanbury Brown – Twiss experiment in quantum optics
(Kis Zsolt 1 előadás)
Tematika 2011
Bevezetés
Nanoszerkezetek készítése, a nanofizika alapfogalmai (kvantum pont-kontaktusok, vezetőképesség kvantálás, interferenciajelenségek nanoszerkezetekben, dekoherencia, kvantum dotok, kvantum Hall élállapotok, hibrid nanoszerkezetek (Halbritter András, 2 előadás)
Szén nanoszerkezetek
grafén, szén nanocsövek, fullerének (Csonka Szabolcs, 2 előadás)
Félvezető nanoszerkezetek
2D elektron és lyukgázok (Csontos Miklós, 2 előadás)
Molekuláris Elektronika
egyedi molekulák kontaktálása és vezetési tulajdonságai, molekuláris kapcsolók, szenzorok és tranzisztorok (Makk Péter, ~1.5 előadás)
Spintronika
GMR, spin valve, spin torque, spin dekoherencia, spin injektálás, nemlokális mérések (Geresdi Attila, ~1.5 előadás)
Szupravezető nanoszerkezetek
Andreev reflexió, mezoszkópikus proximity effektusok, szupravezető kvantum dotok és QBIT-ek, hibrid nanoszerkezetek (Halbritter András + Csonka Szabolcs, ~4 előadás)