Для специалистов
Производитель Физматкнига

Описание:
В настоящей монографии с помощью кинетических методов исследуются классические и новые структуры неравновесных течений, позволяющие моделировать различные явления, как в простых газовых системах, так и в более сложных, включающих некоторые общие биологические процессы. Рассматриваются теоретические основы уравнения Больцмана и других кинетических уравнений. Описываются прямые численные методы решения, в частности, консервативные схемы, играющие здесь большую роль. Показаны способы построения гибридных схем и важнейшие черты универсального метода, который используется при решении различных течений, включая трехмерные. Формулируются и решаются новые задачи с неравновесными граничными условиями, позволяющие выявить неклассические черты, в частности, аномальные свойства переноса. Тем самым вводятся в рассмотрение новые типы диссипативных структур, позволяющие описывать локально неравновесные открытые системы. Обсуждаются возможные способы экспериментальной проверки указанных эффектов и перспективные технологические приложения. Исследования проводятся с помощью методов, разработанных авторским коллективом. Данные обобщенные результаты основываются на многочисленных авторских публикациях в отечественных и зарубежных реферируемых журналах, в трудах российских и международных конференций.

Описание:
Монография посвящена теоретическому обобщению работ, посвященных анализу свойств электронов, заселяющих собственные поверхностные или краевые состояния в полупроводниках и полуметаллах. Поверхностные состояния предсказаны в 30-х годах ХХ века в работах И.Е. Тамма и У. Шокли, но приобрели "второе дыхание" совсем недавно в связи с началом идущей в настоящее время так называемой "топологической революции" - развитием новой, топологической, классификации в физике конденсированного состояния и открытием принципиально новых ("топологических") материалов. Среди них: графен и другие двумерные кристаллы, топологические изоляторы (трехмерные и двумерные), полуметаллы Дирака и Вейля, полупроводниковые дихалькогениды переходных металлов и др. Даже некоторые из традиционных кристаллов, например, висмут, оказались в этом ряду. Поверхностные состояния в таких материалах имеют особые причины для существования и необычные свойства. "Топологические" поверхностные состояния защищены (в отличие от состояний Тамма-Шокли) топологическими аргументами, основанными на специальных свойствах объемной зонной структуры, симметрии по отношению к обращению времени (иногда еще и кристаллической симметрии) и поэтому устойчивы к возмущениям поверхности (вкл. дефекты и загрязнения). В мировой литературе уже издано несколько книг и монографических обзоров на эту тему. Настоящая книга является, видимо, первой отечественной монографией в этой области. Квантовая динамика фермионов в таких материалах управляется знаменитыми уравнениями (иногда модифицированными) Дирака или Вейля для эффективных волновых функций. Они описывают не истинные волновые функции, а их огибающие для, соответственно, дираковских и вейлевских фермионов. Особое внимание уделено выводу (микроскопическому или, как правило, феноменологическому) граничных условий для огибающих функций. Развитый подход основан на оригинальных исследованиях. Он направлен на то, чтобы сравнительно просто найти (желательно аналитически) спектр поверхностных состояний, как топологического, так и нетопологического типа, раскрыть связь между ними, а также описать их проявления на эксперименте.

Описание:
Монография посвящена исследованию свойств нейтральных возбуждений в квази-двумерном электронном газе. Обсуждаются оригинальные экспериментальные результаты, полученные с помощью широкого набора оптических методик: неупругого рассеяния света, рэлеевского рассеяния, время-разрешенного керровского вращения, резонансного отражения и фотолюминесценции. Проведен исчерпывающий анализ спектра межподзонных нейтральных возбуждений зарядовой, спиновой и зарядово-спиновой плотности в одиночных и двойных квантовых ямах, связанных с изменением индекса подзоны размерного квантования электронов. Исследовано взаимодействие ветвей возбуждений различной природы: плазменных (возбуждений электронной системы) и фононных (возбуждений атомного остова квантовой ямы, содержащей электронный газ) с образованием гибридных плазмон-фононных ветвей. Дана классификация основных ветвей внутриподзонных нейтральных возбуждений, связанных с электронными переходами внутри одной подзоны размерного квантования. Большое внимание в тексте монографии уделено обсуждению внутри- и межподзонных возбуждений во внешнем квантующем магнитном поле. С помощью время-разрешенных оптических методик изучена динамика релаксации неравновесных ансамблей возбуждений, представляющих особый интерес с точки зрения возможных применений к квантовым вычислениям: спин-волновых и голдстоуновских экситонов в холловском ферромагнетике при факторе заполнения v = 1 и спин-циклотронных экситонов в холловском изоляторе при факторе заполнения v = 2. Последние отличаются рекордно большими временами жизни, что позволяет при температурах ниже 1 K наблюдать переход в новое коллективное состояние двумерной электронной системы — магнитофермионный конденсат. Свойства магнитофермионного конденсата объясняются в терминах формирования в равновесной системе двумерных электронов (фермионов) плотного ансамбля неравновесных долгоживущих возбуждений с целым спином, обладающих бозевской статистикой.