Kvantne osnove elektroničkih i optoelektroničkih elemenata
Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2024./2025.
Nositelji
Opis predmeta
Za razumijevanje rada današnjih elektroničkih i optoelektroničkih elemenata (diode, tranzistori, laseri, svjetleće diode) potrebna je kvantna mehanika. Poznavanje osnova fizike koja se bavi ovim područjem i način na koji se kvantnamehanička svojstva tih elemenata primjenjuju komercijalno izuzetno je važno za buduće inženjere elektrotehnike. Nove tehnologije stvaraju nove primjene, a buduće inovacije u elektroničkoj i optičkoj tehnologiji temeljit će se na znanjima iz kvantne prirode materijala i interakciji elektromagnetskih valova s materijom.
Teme predavanja:
- Dualnost i temelji kvantne mehanike;
- Schrödingerova jednadžba i operatori;
- Lokalizirana stanja elektrona (njihova primjena i praktična realizacija elektroničkim elementima), periodički potencijali i poluvodiči;
- Gustoća i vjerojatnost populacije energetskih stanja;
- Poluvodički heterospojevi: diode, tranzistori, kvantne jame;
- Poluklasični transport nosilaca; Boltzmannova transportna jednadžba; raspršenja i Fermijevo zlatno pravilo; pokretljivost i Mathiessenovo pravilo
- Kvantni transport nosilaca; Greenove funkcije; interakcijski formalizam za kontakte; proračun opservabli iz Greenove funkcije; koherentni i nekoherentni transport; balistički, kvazi-balistički i disipativni transport
- Harmonički oscilator i kvantizacija elektromagnetskog polja, fotoni, termički šum, koherentna stanja i kvantni šum;
- Interakcija elektromagnetskog polja i materije, vremenski ovisna perturbacija, apsorpcija, pojačanje svjetla i spontana emisija, laser
- Kvantno sprezanje i uvod u kvantne komunikacije
Studijski programi
Poslijediplomski doktorski
Literatura
David Miller (2008.), Quantum mechanics for scientists and engineers, Cambridge University Press
Herbert Kroemer (1994.), Quantum mechanics for engineering, Prentice Hall
Supriyo Datta (1997.), Electronic Transport in Mesoscopic Systems, Cambridge University Press
Mahdi Pourfath (2014.), The Non-Equilibrium Green's Function Method for Nanoscale Device Simulation, Springer
Mirko Poljak (2023.), Kvantni transport na nanoskali, Element
Izvedba
ID 172774
Ljetni semestar
6 ECTS
R2 Engleski jezik
R1 E-učenje