Halvledarfysik - material och heterostrukturer

Inledning: allmän kursinformation, historisk bakgrund, halvledare idag, framtidens material och nya fenomen.

Elektronstruktur: Kristallstruktur i halvledare, elektronisk energibandstruktur, klassificering av material t.ex. metaller, halvmetaller, grafen, halvledare, isolatorer, topologiska isolatorer.

Elektrontransport: laddningstransport i halvledare, elektronisk effekt av föroreningar, laddningsspridning, diffusiv och ballistisk transport.

Halvledarytor, gränssnitt och heterostrukturer: metall-halvledar Schottky-kontakter, halvledar-halvledarövergångar, halvledar-isolator gränssnitt.

Halvledarväxt och nanofabrikationsteknik och tillämpningar: Kristallväxt, epitaxiell växt, nanofabrikation, elektroniska och optoelektroniska komponenter.

Halvledarkvantstrukturer: Kvantbrunnar, -tråd och -punkt; Elektroniska och optiska egenskaper i kvantstrukturer.

Kvantkomponentfysik i halvledare: Coulomb-blockad, kvantpunktkontakter, svag lokalisering, Aharonov-Bohm effekt, Shubnikov de Haas-svängningar och Quantum

Hall-effekter. Nya tvådimensionella (2D) material: Elektroniska och kvantmekaniska egenskaper i 2D-material t.ex. grafen, hexagonal bornitrid (h-BN), MoS2 och deras heterostrukturer.

Spinnpolariserad elektrontransport i halvledare: Introduktion till spinntronik, spinnspridning och relaxationsprocesser i halvledare, spinntransport och dynamik i halvledare.

Spinnpolariserad elektrontransport i 2Dheterostrukturer: Spinntransport i grafen, spinnpolariserad tunnling genom h-BN, spinn- och dalpolarisering i MoS2.

Topologiska isolatorer: Elektronisk bandstruktur hos topologiska isolatorer, spinnpolariserad ström i topologiska isolatorer.