Primijenjena kvantna mehanika

Opis predmeta

Ovaj kolegij opisuje i diskutira fizikalne osnove današnjih elektroničih i optoelektroničih elemenata: dioda, tranzistora, svjetlećih dioda i poluvodičkih lasera koji se nalaze u svim računalima i elektroničkim uređajiima. Posebna pažnja je posvećena temeljnim konceptima kvantne mehanike: čestićno-valna dualnost, principu neodređenosti i manifestacijama kvantnih fenomena u makro svijetu s fokusom na elektroničke elemente. Kolegij će biti posebno koristan inženjerima koji će planiraju dizajnirati elektroničke sklopove ili raditi u optici.

Ishodi učenja

  1. Objasniti temeljne koncepte kvantne mehanike
  2. Opisati elektrničke elemente u kojima se kvantna priroda manifestira
  3. Opisati optičke elemente koji temeljno ovise o kvantnoj mehanici
  4. Objasniti kako je čestićno-valna dualnost temelj poluvodiča
  5. Dizajnirati temeljnu strukturu poluvodičkog lasera na određenoj valnoj duljini
  6. Dizajnirati osnovnu strukturu heterostrukturnog tranzistora sa efektom polja

Oblici nastave

Predavanja

-

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Domaće zadaće 0 % 100 % 0 % 0 %
Ispit: Pismeni 0 % 50 %
Ispit: Usmeni 50 %

Tjedni plan nastave

  1. Uvod u kvantnu mehaniku i primjene. Postulati kvantne mehanike. Dualnost val-čestica.
  2. Svojstva i interpretacija valne funkcije. Vezana stanja i elektronske orbitale.
  3. Izvod i rješenja Schrödingerove jednadžbe. Relacije neodređenosti.
  4. Jednodimenzionalni problemi. Slobodni elektron. Tuneliranje. Potencijalna jama.
  5. Kvantnomehanički harmonički oscilator. Sfernosimetrični potencijal. Kvantni brojevi.
  6. Schrödingerova jednadžba u poluvodičima. Efektivna masa. Propagacija elektrona u uniaksijalno neuniformnim poluvodičima. Refleksija i transmisija elektronskih valnih funkcija.
  7. Elektron u periodičnom potencijalu. E-k dijagram. Prijelazi koji uključuju fonone, fotone i elektrone. Shockley-Read-Hallova i Augereova rekombinacija.
  8. Predaja domaćih zadaća.
  9. Populacija energetskih stanja.
  10. Brillouinove zone. Fermijeva energija. Vodljivost metala. Kvantna teorija poluvodiča.
  11. Intrinzični poluvodiči i heterogene strukture.
  12. Metode rasta kristala. Matthews-Blakesleejeva granica. Klasifikacija poludovidčkih heterostruktura.
  13. Električka, optička i toplinska svojstva složenih poluvodiča. III-V tranzistori s visokom pokretljivošću elektrona (HEMT) i hetreospojni bipolarni tranzistori (HBT).
  14. Poluklasični transport. Boltzmannova jednadžba. Drift-difuzijski model.
  15. Predaja domaćih zadaća.

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Audiotehnologije i elektroakustika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Automatika i robotika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Elektroenergetika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Elektroničko i računalno inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Elektronika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Elektrostrojarstvo i automatizacija (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Komunikacijske i svemirske tehnologije (profil)
Izborni predmeti profila (1. semestar)
Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Računalno inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Računalno modeliranje u inženjerstvu (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Računarska znanost (profil)
Slobodni zborni predmeti (1. semestar)
Znanost o mrežama (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Znanost o podacima (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)

Literatura

Herbert Kroemer (1994.), Quantum Mechanics: For Engineering Materials Science and Applied Physics, Pearson
David A. B. Miller (2008.), Quantum Mechanics for Scientists and Engineers, Cambridge University Press

Za studente

Izvedba

ID 222712
  Zimski semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja

Ocjenjivanje

85 izvrstan
75 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan