Master In der Quantenphysik Für Fortschrittliche Werkstofftechnik

National University of Science and Technology MISiS

Programmbeschreibung

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Master In der Quantenphysik Für Fortschrittliche Werkstofftechnik

National University of Science and Technology MISiS

Der Masterstudiengang Quantenphysik für Advanced Materials Engineering widmet sich der Erforschung neuer physikalischer Phänomene, die in nanostrukturierten Materialien und Quantenbauelementen entdeckt wurden, die in den letzten 20 bis 30 Jahren auf der Suche nach Komponenten für die Quantenelektronik entstanden sind. Gleichzeitig das Programm behandelt die physikalischen Grundlagen der elektronischen Systeme und Geräte der Quantenelektronik, sowie einige wichtige Herstellungstechniken und Messungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Quantenmaßstab Strukturen und Materialien. Theoretische Mechanik und der Elastizitätstheorie, Elektrodynamik, Quantenmechanik und Statistische Physik: Das Programm richtet sich an Studierende in Höhe von Studiengängen in Physik und allgemeine Einführung in die theoretische Physik für einen Bachelors, die die Kurse enthält geschult gestaltet. Das Programm beinhaltet keine spezielle Ausbildung von Studenten in der Physik der kondensierten Materie, da es Grundkurse beinhaltet in:

1) moderne Quantenphysik von Festkörpern,
2) elektronische Theorie der Metalle,
3) Technologie und Materialien der Quantenelektronik,
4) spektroskopische Methoden der Materialcharakterisierung.


Die Unterrichtssprache für dieses Programm ist Englisch.


Eine Besonderheit dieses Master-Programms ist es, sich auf die Untersuchung neuer physikalischer Phänomene in der Quantengroße Materialien und Geräte, die alle im traditionellen Kursen der Festkörperphysik übersehen zu konzentrieren. Diese Aufgaben der Studie in den letzten 20-30 Jahren erschien aufgrund der Entwicklung von Werkzeugen und Methoden zur Messung und Umwandlung der Eigenschaften von Materialien im Nanometerbereich von Entfernungen. Obwohl die physikalischen Phänomene und Prozesse in den neuen Materialien und Nanostrukturen beobachtet werden, die im Rahmen der etablierten grundlegenden Konzepte der Quanten- und klassischen Physik beschrieben, konnten sie eine Aufgabe Studium der traditionellen Schulungen zu der Physik kondensierter Materie, die erstellt wurden, nicht zu in der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts, weil die meisten dieser Einrichtungen und ausreichenden Messwerkzeugen für ihre Forschung wurden noch nicht entwickelt. Der Kreis der neuen physikalischen Phänomenen studiert in speziellen Kursen von diesem Masterstudium umfasst die Effekte von Größe Quantisierung in niedrig-dimensionalen Strukturen, insbesondere: die Quanten-Hall-Effekt, der Quantenladungsfluktuationen, Coulomb-Blockade und Landauer quantum Leitfähigkeit der Kontakte der Atomgröße die Wigner-Dyson-Statistik der elektronischen Energieniveaus in den Nanoclustern, die Rabi-Oszillationen im Zwei-Niveau-Systeme, die Spektren von Quantenpunkten, Brunnen und Leitungen in einem Magnetfeld, Phononen in fraktalen Strukturen, Einstein Moden in thermoelektrischen Halbleitermaterialien mit komplexen Kristallzelle usw. Dieses Master-Programm ermöglicht es den Studierenden, sich in der modernen wissenschaftlichen und angewandten Forschung und Entwicklung quantengroßer Materialien und Geräte durch den Erwerb von Fähigkeiten sowohl in theoretischen Berechnungen auf dem Gebiet der Quantenphysik von Nanosystemen als auch experimentellen Messungen mit modernen Geräten in das Gebiet der Elektronen- und Rastersondenmikroskopie und -spektroskopie.

Grundkurse 1) Die moderne Quantenphysik von Festkörpern (1. Semester) führt in: verschiedene Aspekte der modernen Festkörperphysik, einschließlich Phänomene in den Objekten der Atomgröße, einschließlich derer in den folgenden Themen: Quanten-Hall-Effekt, Graphen und Kohlenstoff-Nanoröhrchen , Landauer Quantenleitwert von Atomgrößenkontakten, Quantenmagnete (Spinketten), Magnetismus von frustrierten Systemen, magnetische Halbleiter, einschließlich mit Mangan dotiertem Silizium, kolossaler Magnetowiderstand, Quantenphasenübergänge, die niederenergetischen Anregungen in ungeordneten Medien und fraktalen Strukturen, granular Leiter, Metalle mit schweren Fermionen, die Kondo-Halbleiter, Quasikristalle und strukturell komplexe Legierungen; 2) Die Elektronentheorie der Metalle (1. Semester) führt in: Grundlegende Methoden und Ergebnisse der Elektronentheorie von Metallen, die im Fokus der aktuellen Forschung der Quanteneigenschaften von Festkörpern stehen und das Konzept von Landau-Quasiteilchen und Fermi verwenden -Flüssigkeitstheorie zur Beschreibung der Eigenschaften normaler Metalle; Beschreibung von Phänomenen in Supraleitern, basierend auf dem Konzept der spontanen Symmetriebrechung und Bose-Kondensation von Cooper-Paaren im Rahmen der Theorie von Bardeen, Cooper und Schrieffer, unter Anwendung der Gleichungen von Ginzburg und Landau; Grundlagen der Green'schen Funktionstechnik und ihre Anwendungen zur Vorhersage und Interpretation von Experimenten mit der Streuung von Photonen, Neutronen, Myonen und Messung der Strom-Spannungs-Charakteristik der Tunnel-Mikrokontakte; 3) Technologien und Materialien der Quantenelektronik (2. Semester) führt in: physikalische Eigenschaften von grundlegenden Halbleitermaterialien und Methoden der Nanotechnologie in Bezug auf die Schaffung der Basiselemente der Nanoelektronik, Optoelektronik, Quantengeräte, insbesondere einschließlich der Studie von Änderungen der elektrischen und optischen Eigenschaften von Schüttgütern, wenn sie in Form von niedrigdimensionalen Strukturen (Quantentöpfe, Drähte und Punkte) aufgrund der Effekte des Quantengrößeneffekts erzeugt werden; mit den Schwerpunkten C, Si, feste Lösungen GeXSi1-X, Verbindungen und feste Lösungen А2В6 und A3B5; außerdem werden grundlegende Technologien zur Herstellung von Strukturen mit Quantengrße in Betracht gezogen: Flüssigphasenepitaxie, Molekularstrahlepitaxie, Dampfphasenepitaxie von organometallischen Verbindungen, Nanolithographie, Selbstorganisation von Quantendrähten und Punkten; Darstellung der Verwendung niedrigdimensionaler Strukturen in den Geräten der Mikro- und Nanoelektronik; ebenfalls in Betracht gezogen werden Leuchtdioden und Laser für den infraroten, sichtbaren und ultravioletten Spektralbereich, Photodetektoren und Transistoren; 4) Spektroskopische Methoden zur Analyse von Materialien (1. Semester) führt in die Grundlagen der modernen spektroskopischen Methoden der Analyse von Materialien, wie Auger-Elektronenspektroskopie (AES), Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XRF), Sekundärionen-Massenspektrometrie ( SIMS), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Rasterionenmikroskopie (SIM), also Methoden, mit denen wir die Elementarchemie, die chemische Zusammensetzung, die atomare Struktur, die strukturelle Perfektion der Oberflächen von Festkörpern, Oberflächenschichten, Grenzflächen und Nanostrukturen untersuchen können.

Spezielle Kurse machen die Studierenden mit grundlegenden modernen Gebieten der theoretischen Physikforschung in Nanosystemen vertraut, einschließlich niedrigdimensionaler Systeme. 1) Quantenelektronische Eigenschaften von Nanosystemen (3. Semester) führt in: Theorie der elektronischen Quantenphänomene in Nanosystemen: zufällige Hamilton-Matrizen von Wigner-Dyson und Thermodynamik von Nanoclustern, Peierls Übergänge in quasi eindimensionalen Leitern, Übergänge von Ising und Berezinskii Kosterlitz- In zweidimensionalen Gittersystemen die Theorie der Spinfluktuationen in der eindimensionalen Ising-Kette, die Theorie der Landauer-Quantenleitfähigkeit des Quantenpunktkontakts; 2) Die Physik der Flüssigkristallmembranen (3. Semester) führt in die Physik der Flüssigkristalle und ihre Anwendung auf die Theorie der Lipidmembranen ein, insbesondere in die Grundlagen der Elastizität von Flüssigkristallen, die zur Beschreibung von Doppelschichtmembranen, Thermodynamik und Phasenkinetiken geeignet sind Übergänge in Mehrkomponentensystemen, Gibbs-Phasendiagramme und verschiedene zweidimensionale Gittermodelle; Basistheorie der Benetzung, angepasst an Biomembranen, Mechanismen von Protein-Lipid-Wechselwirkungen und Bedingungen der Bildung makroskopischer Benetzungsfilme, die Abhängigkeit der Geschwindigkeit zellulärer Prozesse von der Energie zur Bildung von Membranstrukturen am Beispiel von Exo- und Endozytose; 3) Physik niederdimensionaler Systeme (2. Semester) führt in: niederdimensionale Systeme - quasi-zweidimensionale Quantentöpfe, eindimensionale Quantendrähte und quasi nulldimensionale Quantendots, insbesondere mit dem quantenmechanischen Phänomene in solchen Systemen und der Einfluss von externen elektrischen und magnetischen Feldern, Methoden der Computermodellierung und Berechnungen aus den ersten Prinzipien der Parameter der niedrigdimensionalen Systeme: Resonanzfrequenzen, die Energiespektren und Wellenfunktionen von elektronischen und exzitonischen Systemen mit Trägern inkupled quantum Vertiefungen und gekoppelte Quantenpunkte; Entwicklung des Spektrums und Umstrukturierung der Spinzustände von Molekülen bestehend aus horizontal und vertikal gekoppelten Quantenpunkten; 4) Experimentelle Methoden in der Physik niedrigdimensionaler Systeme (2. Semester) führt ein in: Methoden der experimentellen Untersuchung von Transport und magnetischen Eigenschaften von Festkörpern, einschließlich: galvanomagnetische Effekte (Magnetoresistenz, Hall-Effekt, de Haas-van Alphen-Effekt, Shubnikov - de Haas - Effekt), Elektrodynamik von Metallen, Kernspinresonanz, Kern - Gamma - Resonanz; Geräte und experimentelle Techniken der Messung von schwachen Signalen in Gegenwart von Rauschen, Widerstandsmessung, Thermometer, Anwendung von hohen Magnetfeldern; Methoden der Wahl der geeigneten Messtechnik für Forschung, experimentelles Design, Design - Schema des experimentellen Aufbaus, Verarbeitung und Interpretation der Ergebnisse des Experiments, der Kurs lehrt auch Methoden zur Analyse von Oberflächen von Festkörpern, einschließlich: Klassifizierung von Methoden der Analyse von Materialoberfläche, Ionenstrahlsonde (inverse Rutherford-Streuung, Channeling, Massenspektroskopie von Sekundärionen), Elektronenstrahlsonde (charakteristische Verlustspektroskopie, Sekundärelektronenemission, Auger-Spektroskopie), elektromagnetische Strahlungsmesssonde, Tunnelmikroskopie; 5) Phasendiagramme von Mehrkomponentensystemen (3. Semester) führt in: Analyse von Phasendiagrammen von Mehrkomponentensystemen, einschließlich der Anwendung auf reale Materialien und Prozesse basierend auf Software-Paket Berechnungsmethoden "Thermo-Calc", sowie die ursprünglichen Techniken auf der Verwendung des weitverbreiteten Programms EXCEL; Methoden zur Lösung der folgenden Aufgaben: Analyse der Phasenzusammensetzung von Mehrkomponentenmaterialien bei verschiedenen Temperaturen; graphische Schätzung und Berechnung der Liquidus-, Solidus- und anderer kritischer Temperaturen der Phasenumwandlungen; Konstruktion isolierter und polythermaler Schnitte von Dreifach-, Vierfach- und Fünffinger-Systemen unter Verwendung sowohl grafischer als auch rechnerischer Methoden; Berechnung der Masse- und Volumenanteile von Phasen in Mehrkomponentensystemen, kritische Analyse von Informationen zu Phasendiagrammen und Auffinden von Fehlern bei der Vorhersage von Phasengleichgewichten in nicht erkundeten Mehrkomponentensystemen. 6) Die elektronischen Eigenschaften quantenbegrenzter Halbleiterheterostrukturen (2. Semester) führen in die Physik der niederdimensionalen quantenbegrenzten Heterostrukturen ein, das sind die Strukturen, in denen die Trägerbewegung in einer oder mehreren Richtungen in der Größenordnung von de Broglie eingeschränkt ist Wellenlänge; Elektronentransport und optische Übergänge in niederdimensionalen elektronischen Systemen und der Unterschied zwischen den elektronischen Eigenschaften von niederdimensionalen Strukturen und denen von Volumenhalbleitern; Anwendungen von Quantenpunkten und Wells in der Photovoltaik und Lasertechnik. 7) Einführung in die Pfadintegralmethoden in der Physik kondensierter Materie (2-nd Semester) Motivation und Inhalt: Die Idee des Kurses ist es, die Studierenden mit Pfadintegral-Ansatz vertraut zu Problemen der zeitgenössischen Physik kondensierter Materie zu bekommen. Das Ziel ist, Studenten feste Befehls dieses Ansatzes über sorgfältig ausgewählte Beispiele und Probleme. Der Kurs enthält mathematischen Exkurs in komplexen Analysis, die Grundlagen der zweiten Quantisierung, Feld Quantisierung, Pfadintegral Beschreibung der Quanten statistischen Mechanik, endlicher Temperatur Störungstheorie, Theorie der linearen Antwort, Grundlagen der Renormierungsgruppe Analyse und effektiven Feldtheorie. Das endgültige Projekt umfasst die theoretische Beschreibung der Einzelelektronentransistor über wirksame Ambegaokar-Eckern-Schoen Aktion. Kurse in experimentellen Forschungsmethoden helfen den Studenten, sich ein Bild von Materialien für zukünftige elementare Grundlagen der Quantenelektronik zu machen, sowie über die Möglichkeiten von Messmethoden: 1) Spektroskopie, 2) Tunnelmikroskopie, 3) Rasterionenmikroskopie, 4) Genauigkeit Empfindlichkeit, Lokalität und Anwendbarkeit verschiedener Messmethoden für die Untersuchung von Nanomaterialien. Schwerpunkte der Lehrveranstaltungen sind neue Materialien und moderne Quantensysteme. Die Liste neuer Materialien, die im Laufe des Programms untersucht wurden, umfasst: 1) Graphen und Kohlenstoff-Nanoröhren 2) Quantenmagnete - Atomspin-Kette 3) magnetische Halbleiter - mit Mangan dotiertes Silizium; 4) Halbleitermaterialien auf der Basis von Germanium-Lösungen in Silizium 5) ungeordnete Medien und fraktale Strukturen - Aerogele, körnige Leiter, 6) schwere fermionische Metalle, die Kondo-Halbleiter, 7) Quasikristalle und strukturell komplexe thermionische Materialien auf Wismut-Tellurid-Basis. Zu den untersuchten elektronischen Geräten und Geräten gehören: 1) Tunnelkontakt von atomarer Größe, 2) Magnetschalter auf der Basis von Manganiten mit kolossalem Magnetowiderstand 3) Josephson-Kontakte 4) emittierende Dioden und Laser für die infraroten, sichtbaren und ultravioletten Photodetektoren, Transistoren. Studierte Fertigungstechnologien von Quantenmaterialien: 1) Flüssigphasenepitaxie, 2) Molekularstrahlepitaxie, 3) Dampfphasenepitaxie aus Organometallverbindungen, 4) Nanolithographie, 5) Selbstorganisation von Quantendrähten und -punkten.

Eintritt

Die Zulassung zum Internationalen Master-Programme an Misis ist offen für russische und internationale Studierende. Da alle Klassen wird in englischer Sprache durchgeführt werden, wird empfohlen, nicht-native Sprachlern zu erreichen ein TOEFL-Ergebnis von mindestens 525 (Papierträger) oder 200 (computer based) vor der Zulassung. Um eine zweijährige Master-Studiengang an Misis gelten, muss der Antragsteller einen Bachelor-Abschluss in einem verwandten Bereich zu halten. Nach dem Abschluss des Studienprogramms an Misis, wird der Antragsteller ein russisches staatliches Diplom und einen europäischen Diplomzusatz erhalten.

Bewerbungsfrist

Die Frist für die Einreichung des Antrags für den Herbst 2018 endet am 10. August 2018. Wir bitten jedoch internationale Studierende, ihre Anträge bis zum 20. Juli 2018 einzureichen.

Diese Universität bietet Studiengänge in den folgenden Sprachen an
  • Englisch


Zuletzt aktualisiert am December 3, 2017
Dauer & Preise
Dieser Kurs ist campusbasiert
Start Date
Beginn
Okt. 2018
Duration
Dauer
2 jahre
Vollzeit
Price
Preis
8,200 USD
Information
Deadline
Locations
Russische Föderation - Moskau
Beginn: Okt. 2018
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Ende Infos beantragen
Dates