УТВЕРЖДАЮ
Ректор
ФГБОУ ВПО Пензенский
Государственный университет
__________________Волчихин В.И.
«___»__________2012
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В МАГИСТРАТУРУ
ПО НАПРАВЛЕНИЮ
Электроника и наноэлектроника
ПЕНЗА 2012
Термодинамические функции состояния, классическая и квантовая статистики, кинетические явления, порядок и беспорядок в природе; электричество и магнетизм: электростатика и магнитостатика в вакууме и веществе, электрический ток, уравнение непрерывности, уравнения Максвелла, электромагнитное поле, принцип относительности в электродинамике; оптика, оптическое изображение, волновая оптика, квантовая оптика, тепловое излучение, фотоны, квантовые уравнения движения, строение атома, магнетизм микрочастиц, молекулярные спектры, электроны в кристаллах, атомное ядро.
Принцип неопределенности; принцип суперпозиции; чистые, смешанные и запутанные состояния; операторы; волновая функция и матрица плотности; представления; общие свойства гармонического осциллятора; туннельный эффект; движение в центрально-симметричном поле; теория возмущений; спин; принцип тождественности одинаковых частиц; атом и периодическая система элементов Менделеева; молекула; обменное взаимодействие; самосогласованный потенциал и метод Хартри-Фока; метод функционала плотности; макроскопические квантовые явления; статистические распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна; бозе-конденсация и сверхтекучесть; квантование электромагнитного поля; квантовые измерения; взаимодействие квантовых систем с классическим окружением; квантовый компьютер; квантовые вычисления и унитарные преобразования; квантовый параллелизм; логические квантовые вентили.
Симметрия и структура кристаллов; обратная решетка; уравнение Шредингера в периодическом потенциале; блоховская волновая функция; энергетические зоны; классификация кристаллов на металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории; носители заряда в полупроводниках и металлах и модель газа свободных и независимых электронов; кинетические процессы в электронном газе; плазменные колебания и плазмоны; скин-эффект; квантовый электронный газ; энергия и поверхность Ферми; эффективная масса носителей заряда; дырки - носители заряда в валентной зоне полупроводников; колебания кристаллической решетки и фононы; теплоемкость решетки; тепловое расширение и теплопроводность; локальное поле и диэлектрическая проницаемость; механизмы поляризуемости кристаллов; оптические свойства ионных кристаллов; поляритоны; пироэлектрики и сегнетоэлектрики; парамагнетики и диамагнетики; обменное взаимодействие; ферромагнетики и антиферромагнетики; спиновые волны; концепция квазичастиц; фазовые переходы и дальний порядок; классические и квантовые жидкости; сверхтекучесть; сверхпроводимость и эффект Мейсснера; сверхпроводники I и II рода; теория Гинзбурга-Ландау; квантование потока в сверхпроводниках; эффект Джозефсона; микроскопическая теория сверхпроводимости Бардина-Купера-Шриффера; тепловые и радиационные точечные дефекты в кристаллах; механизмы диффузии; дислокации; элементы теории упругости, тензоры деформаций и напряжений; жидкие кристаллы; полимеры; фракталы; теория протекания.
Способы описания и характеристики электромагнитного излучения оптического диапазона; физические основы взаимодействия оптического излучения с квантовыми системами; энергетические состояния квантовых систем; оптические переходы, структура спектров; ширина, форма и уширение спектральных линий; оптические явления в средах с различными агрегатными состояниями; усиление оптического излучения; генерация оптического излучения; нелинейно-оптические эффекты; основные типы когерентных и некогерентных источников оптического излучения; физические принципы и основные элементы для регистрации, модуляции, отклонения, трансформации, передачи и обработки оптического излучения.
Классификация неорганических веществ; свойства элементов и их соединений в зависимости от их места в системе Менделеева; растворы; способы выражения концентрации веществ; окислительно-восстановительные реакции; кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства неорганических соединений; свойства растворов электролитов; катализ.
Химическая термодинамика: начала термодинамики, термодинамические функции, химический потенциал и общие условия равновесия систем, термодинамические свойства газов и газовых смесей; химическое равновесие в гомогенных и гетерогенных системах; фазовые равновесия и свойства растворов; явления переноса; химическая кинетика, теории химической кинетики, кинетика сложных гомогенных, фотохимических, цепных и гетерогенных реакций; поверхностные явления.
Термодинамика поверхности, процессы на поверхности и в приповерхностных слоях; адсорбция и десорбция; поверхностная энергия и ее анизотропия; реконструкция и релаксация поверхностей; обработка поверхности и условия сохранения ее свойств; механизмы роста на поверхности (механизм Странского-Крастанова и др.), основы физической химии наносистем; уравнения и характеристики условий термодинамической стабильности межфазных границ в наносистемах; особенности поверхностных процессов в микро- и наноструктурах: размерные эффекты и фазовые переходы; зародышеобразование, кластерообразование и формирование наноструктур; самоорганизация наноразмерных упорядоченных структур; физико-химические эффекты в туннельно-зондовой нанотехнологии; локальные химические электронно-стимулированные реакции.
Общая классификация материалов по составу, свойствам и техническому назначению; основные технологии производства неорганических и органических материалов, композиционных материалов; физические, химические и механические методы обработки; физико-химические основы создания материалов и изделий с заданными свойствами; фазовые равновесия и структуро-образование в процессе получения и обработки; методы испытаний и диагностики материалов и изделий; средства и задачи обеспечения качества продукции.
Метрологические проблемы в исследованиях микро- и наноструктур: понятие многократного измерения и метрологического обеспечения; проблемы интерпретации электронно-микроскопических и микрозондовых изображений наноструктур; фундаментальные термодинамические и квантовомеханические ограничения на точность и величины измерений; статистические методы обработки результатов измерений физических и биологических объектов: точность измерений, классификация погрешностей и способов их обнаружения, функции распределения результатов наблюдения, математическое ожидание, среднеквадратичное отклонение, доверительный интервал и доверительная вероятность, критерии согласия Пирсона и Колмогорова; основные параметры микро- и нанообъектов, регистрируемые в эксперименте: степень кристаллического совершенства, особенности энергетической структуры микро- и нанообъектов, особенности симметрии объектов, механизмы транспорта носителей тока, кинетические коэффициенты носителей тока в нанообъектах, оптические характеристики микро- и нанообъектов; физические принципы, положенные в основу измерений, определяющих параметры объектов исследования, физические ограничения экспериментальных методов определения геометрических, механических, концентрационных, оптических и электрических параметров физических и биологических систем; бесконтактные (неразрушающие) и контактные методы диагностики; методы измерения параметров объема физических и биологических тел; методы исследования свойств поверхности.
Математическое моделирование и вычислительный эксперимент; математические модели в физике, химии, биологии; математический аппарат, применяемый для построения кинетических моделей физических, химических и биологических процессов; модели эволюции и развития в биологии, модели распределенных биологических систем; моделирование молекулярных и кластерных систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нанотехнологии. Наноматериалы. Наносистемная техника / Под ред. П.П. Мальцева. – Техносфера. 2008. – 431с.
2. Суздалев И.П. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. – М.: Ком Книга, 2006. – 592с.
3. Дж. М. Мартинес – Дуарт, Р. Дж. Мартин – Палма, Ф. Агулло – Резеда. Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. – Техносфера. 2007. – 368с.
4. Нанотехнологии в электронике / Под ред. Ю.А. Чаплыгина. – Техносфера. 2005. – 445с.
5. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы. / Под ред. Лучинина В.В., Таирова Ю.М. – М.: Физмат лит. 2006. – 552с.
6. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. – М.: Лань, 2004. – 664с.
7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики: в 10 томах том 3: Квантовая механика (нерелятивистская теория). Физико-математическая литература. – М.: 2004. – 800с.
8. Поль Дирак. Собрание научных трудов. Том 1. Квантовая теория (монография, лекции). – М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2002. – 704с.
9. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. Учебное пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2000.– 384с.
10. Савельев И.В. Курс общей физики: в 3 томах том 3: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Лань, 2006.–317с.
11. Самарский А.А., Тихонов А.Н. Уравнения математической физики. – М.: Наука, 1972.
12. Стромберг А.Г., Д.П.Семченко. Физическая химия. – М.: Высшая школа, 2001. – 527с.
13. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов: Учебник для вузов.– М.: Лань, 2002. – 423с.
14. Фейман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике. Квантовая механика – М. Мир, 1978. – Т.8,9 – 524с.