Master I Kvantefysikken For Avansert Materialteknikk

National University of Science and Technology MISiS

Programbeskrivelse

Les den offisielle beskrivelsen

Master I Kvantefysikken For Avansert Materialteknikk

National University of Science and Technology MISiS

Kandidatprogrammet Quantum Physics for Advanced Materials Engineering er viet til studiet av nye fysiske fenomener oppdaget i nanostrukturerte materialer og kvantemner som ble opprettet de siste 20-30 årene i søket etter komponenter for kvantelektronikk. Samtidig programmet løser de grunnleggende fysiske prinsippene for elektroniske systemer og enheter for quantum elektronikk, samt noen viktige produksjonsteknikker og målinger av fysiske og kjemiske egenskapene til kvante-sized strukturer og materialer. Programmet er utviklet for studenter utdannet i mengden av universitetet kurs i generell fysikk og innføring i teoretisk fysikk for en Bachelors, som inkluderer kurs: teoretisk mekanikk og teorien om elastisitet, elektro, kvantemekanikk og statistisk fysikk. Programmet innebærer ikke en start spesiell opplæring av studenter i kondensert materie fysikk ,, fordi det inkluderer grunnleggende kurs i:

1) Moderne kvantefysikk av faste stoffer,
2) elektronisk teori om metaller,
3) teknologi og materialer av kvantelektronikk,
4) spektroskopiske metoder for materialkarakterisering.


Undervisnings for dette programmet er engelsk.


Et karakteristisk trekk ved dette masterstudiet er å fokusere på studiet av nye fysiske fenomener i kvante-sized materialer og utstyr, som alle er oversett i tradisjonelle kurs av faste stoffers fysikk. Disse studieobjekter dukket opp i de siste 20-30 årene på grunn av utvikling av verktøy og metoder for måling og konvertering av egenskapene til materialer i nanometer spekter av avstander. Selv om de fysiske fenomener og prosesser som observeres i de nye materialer og nanostrukturer er beskrevet i rammen av veletablerte grunnleggende begreper av quantum og klassisk fysikk, kunne de ikke bli gjenstand for studier av tradisjonelle kurs på kondenserte fasers fysikk, som ble opprettet i midten av det tjuende århundre, rett og slett fordi de fleste av disse anleggene og adekvate måleverktøy for sin forskning ennå ikke utviklet. Sirkelen av nye fysiske fenomener studeres i spesielle kurs av denne masterprogrammet inkluderer effekten av størrelse kvantisering i lav-dimensjonale strukturer, spesielt: kvante Hall effekt, quantum lade svingninger, Coulomb blokade og Landauer quantum ledningsevne av kontaktene på atomstørrelse de Wigner-Dyson statistikk over elektroniske energinivåene i nanoclusters, de Rabi svingninger i to-nivå-systemer, spektra av kvanteprikker, brønner og ledninger i et magnetfelt, fononer i fraktale strukturer, Einstein moduser i termoelektriske halvledermaterialer med kompleks krystall-celle, etc. Dette mastergradsprogrammet gjør det mulig for studenter å orientere seg i den moderne vitenskapelige og anvendte forskning og utvikling av kvantemessige materialer og apparater gjennom oppkjøp av ferdigheter i både teoretiske beregninger innen kvantefysikk av nanosystemer, samt eksperimentelle målinger ved bruk av moderne utstyr i feltet for elektron og scanning sonde mikroskopi og spektroskopi.

Grunnkurs 1) Moderne kvantefysikk av faste stoffer (1. semester) introduserer i: ulike aspekter av moderne solid state fysikk, inkludert fenomener i objekter av atomstørrelse, inkludert de som vurderes i følgende emner: kvante Hall effekt, grafen og karbonnanorør , Landauer kvantekonduktans av atomstørrelses kontakter, kvantemagneter (spin-kjeder), magnetisme av frustrerte systemer, magnetiske halvledere, inkludert silisiumdopet med mangan, kolossal magnetoresistens, kvantefasetransisjoner, lavenergi-eksitasjonene i uordnede medier og fraktale strukturer, granulære ledere, metaller med tungfermioner, Kondo halvledere, kvasikrystaller og strukturelt komplekse legeringer; 2) Elektronsteori om metaller (1. semester) introduserer i: grunnleggende metoder og resultater av elektronteorien om metaller, som ligger i fokus for den nåværende undersøkelsen av kvanteegenskaper av faste stoffer og bruker begrepet Landau kvasi-partikler og Fermi -viquid teori for å beskrive egenskapene til normale metaller; beskrivelse av fenomener i superledere, basert på begrepet spontan symmetribryte og Bose-kondensering av Cooper-par i rammen av teorien om Bardeen, Cooper og Schrieffer, med anvendelse av ligningene til Ginzburg og Landau; grunnlag for Greens funksjonsteknikk og dens anvendelser for prediksjon og tolkning av eksperimenter som involverer spredning av fotoner, nøytroner, muoner og måling av strømspenningsegenskapene til tunneling mikrokontaktene; 3) Teknologi og material av Quantum Electronics (2. semester) introduserer: fysiske egenskaper til grunnleggende halvledermaterialer og metoder for nanoteknologi i forhold til opprettelsen av basiselementene i nanoelektronikk, optoelektronikk, kvanteapparater, særlig studie av endringer i de elektriske og optiske egenskapene til bulkmaterialer når de produseres i form av lavdimensjonale strukturer (kvantbrønner, ledninger og prikker) på grunn av effektene av kvantstørrelse effekt; med vekt på C, Si, faste løsninger GeXSi1 -X, forbindelser og faste løsninger А2В6 og A3B5; Også betraktet er grunnleggende teknologier for fremstilling av kvanteformede strukturer: væskefase-epitaks, molekylærstråle-epitaks, dampfase-epitaks av organometalliske forbindelser, nanolitografi, selvorganisering av kvanta-ledninger og prikker; oversikt over bruken av lavdimensjonale strukturer i mikroen og nanoelektronikkens enheter; Også betraktet er emitterende dioder og lasere for infrarøde, synlige og ultraviolette spektralområder, fotodetektorer og transistorer; 4) Spektroskopiske metoder for analyse av materialer (1. semester) introduserer: grunnleggende for moderne spektroskopiske analysemetoder for materialer, for eksempel Auger-elektronspektroskopi (AES), røntgenfotoelektronspektroskopi (XRF), sekundær ionmassespektrometri SIMS), transmisjonselektronmikroskopi (TEM), skanningsmikroskopi (SIM), dvs. metoder som gjør at vi kan undersøke elementær, kjemisk sammensetning, atomstruktur, strukturell perfeksjon av overflatene av faste stoffer, overflatelag, interfasegrenser og nanostrukturer.

Spesialkurser kjennetegner studentene med grunnleggende moderne områder av teoretisk fysikkforskning i nanosystemer, inkludert lavdimensjonale systemer. 1) Kvantumelektroniske egenskaper av nanosystemer (3. semester) introduserer i: teori om elektroniske kvantfenomener i nanosystemer: tilfeldige Hamiltonianmatriser av Wigner-Dyson og termodynamikk av nanoklustere, Peierls-overganger i kvasi-endimensjonale ledere, overganger av Ising og Berezinskii Kosterlitz- Thouless i todimensjonale gittersystemer, teorien om spinnfluktuasjoner i endimensjonal Ising-kjede, teorien om jordauerkvantumkonduktans av kvantespennekontakt; 2) Fysikk av flytende krystallmembraner (3. semester) introduserer seg i: flytende krystallerfysikk og dets anvendelser til teorien om lipidmembraner, særlig i grunnleggende elasticitetsgrader av flytende krystaller tilpasset for å beskrive dobbeltlagsmembraner, termodynamikk og kinetikk av fase overganger i multikomponent systemer, Gibbs fasediagrammer og ulike todimensjonale gittermodeller; grunnleggende teorien om fukting, tilpasset til biomembraner, mekanismer for protein-lipid-interaksjoner og betingelser for dannelse av makroskopiske fuktfilmer, avhengigheten av frekvensen av cellulære prosesser på energien til å danne membranstrukturer ved bruk av exo- og endocytose som eksempel; 3) Fysikk av lavdimensjonale systemer (2. semester) introduserer: lavdimensjonale systemer - kvasi-todimensjonale kvantebrønner, endimensjonale kvantekabler og kvasi nulldimensjonale kvantepunkter, spesielt med kvante-mekaniske systemer fenomener i slike systemer og påvirkning av eksterne elektriske og magnetiske felt, metoder for datamodellering og beregninger fra første prinsipper av parametere for de lavdimensjonale systemene: resonansfrekvenser, energispektrene og bølgefunksjonene til elektroniske og excitoniske systemer med bærere inkopplert kvante brønner og koblede kvantepotter; evolusjon av spekteret og restrukturering av spinntilstandene til molekyler som består av horisontalt og vertikalt koblet kvantepotter; 4) Eksperimentelle metoder i fysikk i lavdimensjonale systemer (2. semester) introduserer: metoder for eksperimentelle studier av transport og magnetiske egenskaper av faste stoffer, inkludert: galvanomagnetiske effekter (magnetoresistens, Hall effect, de Haas-van Alphen-effekten, Shubnikov - de Haas effekten), elektrodynamikk av metaller, kjernemagnetisk resonans, nukleær gamma resonans; utstyr og eksperimentelle teknikker for måling av svake signaler i nærvær av støy, motstandsmåling, termometer, anvendelse av høye magnetfelter; metoder for valg av passende måle teknologi for forskning, eksperimentell design, design plan for eksperimentelle oppsett, behandling og tolkning av resultatene av eksperimentet, kurset lærer også metoder for analyse av overflater av faste stoffer, inkludert: klassifisering av analysemetoder av materialoverflate, ionstrålesonde (inverse Rutherford-spredning, kanalisering, massespektroskopi av sekundære ioner), elektronstrålesonde (karakteristisk tapspektroskopi, sekundærelektronutslipp, Augerspektroskopi), elektromagnetisk strålingsprobe, tunnelmikroskopi; 5) Fasediagrammer av multikomponent-systemer (3. semester) introduserer: analyse av fasediagrammer av multikomponent-systemer, inkludert anvendt på ekte materialer og prosesser basert på programvarepakkeberegningsmetoder "Thermo-Calc", samt de opprinnelige teknikkene fokusert på bruk av utbredt program EXCEL; Metoder for løsning av følgende oppgaver: analyse av fasesammensetning av multikomponentmaterialer ved forskjellige temperaturer; grafisk estimering og beregning av liquidus, solidus og andre kritiske temperaturer av fase transformasjoner; konstruksjon av isolerte og polytermiske kutt av trippel, firedoblet og fem fingersystemer ved hjelp av både grafiske og beregningsmetoder; beregning av masse- og volumfraksjonene i faser i multikomponent-systemer, en kritisk analyse av informasjon om fasediagrammer og å finne feil i forutsigelsen av fase-likevekt i uutforskede multikomponent-systemer. 6) Elektroniske egenskaper av kvantbundne halvleder-heterostrukturer (2-nd semester) introduserer i: fysikk av lavdimensjonale kvantebegrensede heterostrukturer, det er de strukturer hvor bevegelsesbevegelsen er begrenset i en eller flere retninger i avstandene i rekkefølgen til de Broglie bølgelengde; elektrontransport og optiske overganger i lavdimensjonale elektroniske systemer, og forskjellen mellom de elektroniske egenskapene til lavdimensjonale strukturer og de som består av halv halvledere; applikasjoner av kvantepotter og brønner i fotovoltaik og laserteknikker. 7) Introduksjon til bane integrerte metoder i kondenserte fasers fysikk (2-nd semester) motivasjon og innhold: Ideen med kurset er å få studentene kjent med banen integrert tilnærming til problemene med moderne kondenserte fasers fysikk. Målet er å gi studentene fast kommando av denne tilnærmingen via nøye utvalgte eksempler og problemstillinger. Kurset inneholder matematiske digresjon i komplekse kalkulus, grunnleggende om andre kvantisering, felt kvantisering, bane integrert beskrivelse av kvante statistisk mekanikk, finite temperatur perturbasjonsteori, teorien om lineær respons, grunnleggende om renormalisering gruppe analyse og effektiv feltteori. Det siste prosjektet består av teoretisk beskrivelse av enkelt elektron transistor via effektiv Ambegaokar-Eckern-Schoen handling. Kurser i eksperimentelle forskningsmetoder hjelper elevene til å få en ide om materialer til potensiell grunnleggende grunnleggende elektronikk, samt mulighetene for målemetoder: 1) spektroskopi, 2) tunneling mikroskopi, 3) skanning ionmikroskopi, 4) nøyaktigheten , følsomhet, lokalitet og anvendelighet av forskjellige målemetoder for studiet av nanomaterialer. Fokus for foredrag kurs er nye materialer og moderne kvante-enheter. Liste over nye materialer som studeres i løpet av programmet inkluderer: 1) grafen og karbonnanorør 2) kvantemagneter - atomisk spinnkjede 3) magnetiske halvledere - silisiumdopet med mangan; 4) halvledermaterialer basert på faste løsninger av germanium i silisium 5) uordnede medier og fraktalstrukturer - aerogeler, granulære ledere, 6) tungmetalliske metaller, Kondo halvledere, 7) kvasikrystaller og strukturelt komplekse termiske materialer basert på vismuttelurid. Studierte elektroniske enheter og apparater inkluderer: 1) Tunnelkontakt av atomstørrelse, 2) Magnetiske brytere på grunnlag av manganitter med kolossal magnetoresistens 3) Josephson-krysser 4) Dioder og lasere for infrarøde, synlige og ultraviolette fotodetektorer, transistorer. Studerte produksjonsteknologier av kvantstørrelser: 1) væskefase-epitaks, 2) molekylærstråle-epitaks, 3) dampfase-epitaks fra organometalliske forbindelser, 4) nanolitografi, 5) selvorganisering av kvantekabler og prikker.

Entre

Opptak til internasjonale masterprogram ved Misis er åpen for både russiske og internasjonale studenter. Gitt at alle klasser vil bli gjennomført på engelsk, anbefaler vi at nonnative snakker engelsk oppnå en TOEFL score på minst 525 (papir-basert) eller 200 (PC-basert) før opptak. For å søke om en to-årig mastergradsstudium ved MISiS, må søkeren ha en bachelorgrad i et beslektet felt. Ved ferdigstillelse av studieprogram ved MISiS, vil søkeren motta en Russian State diplom og en europeisk Diploma Supplement.

Opptak Deadline

Fristen for å sende inn søknad til høsten 2018 er 10. august 2018 , men vi anbefaler internasjonale studenter å sende søknader innen 20. juli 2018.

Denne skolen tilbyr programmer i:
  • Engelsk


Sist oppdatert December 3, 2017
Varighet og pris
Dette kurset er Campusbasert
Start Date
Studiestart
Okt. 2018
Duration
Varighet
2 år
Heltidsstudier
Price
Pris
8,200 USD
Information
Deadline
Locations
Russland - Moskva
Studiestart: Okt. 2018
Søknadsfrist Kontakt skolen
Studieslutt Kontakt skolen
Dates
Okt. 2018
Russland - Moskva
Søknadsfrist Kontakt skolen
Studieslutt Kontakt skolen