PřF:F6121 Základy fyziky p.  l. - Informace o předmětu

F6121 Základy fyziky pevných látek

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

prof. RNDr. Václav Holý, CSc. (přednášející)
prof. RNDr. Václav Holý, CSc. (cvičící)
Mgr. Mojmír Meduňa, Ph.D. (cvičící)

Garance

prof. RNDr. Josef Humlíček, CSc.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Václav Holý, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 7:00–8:50 F3,03015, St 13:00–13:50 F1 6/1014

Předpoklady

Znalosti základního kurzu fyziky (elektromagnetické pole, optika, kmity a vlnění), základní znalosti kvantové mechaniky (vlnová funkce Schroedingerova rovnice) na úrovni základního kurzu, elementární znalosti matematické analýzy (derivování a integrování jednoduchých funkcí) a algebry (systémy lineárních rovnic, matice)

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Fyzika (program PřF, B-FY)

Cíle předmětu

V přednášce jsou podány základní informace o fyzice pevných látek v rozsahu potřebném pro všechny absolventy magisterského studia fyziky. Důraz je kladen na elektronové a fononové vlastnosti pevných látek a na vlastnosti polovodičů.

Po úspěšném absolvování tohoto předmětu by studenti měli být schopni
- popsat a vysvětlit základní vlastnosti krystalických pevných látek
- úspěšně aplikovat tyto obecné závěry v rámci předpovědi chování polovodičů
- analyzovat elektronovou a fononovou strukturu zvoleného krystalu.

Osnova

• 1. Základy krystalografie Prostorová mřížka, Bravaisovy mřížky Wigner-Seitzova buňka, Krystalová mřížka Těsně uspořádané struktury Reciproká mřížka, Brillouinovy zóny, Millerovy indexy směrů a rovin. 2. Rtg difrakce Rozptyl rtg záření na atomu, na elementární buňce, na krystalu Pravidla vyhasínání difrakcí Difrakce na polykrystalu Vliv teplotních kmitů mřížky 3. Drudeho model elektronového plynu Základní předpoklady Elektrická statická vodivost Hallův jev, vf elektrická vodivost, tepelná vodivost. V čem Drudeho model vyhovuje a v čem ne? 4. Sommerfeldův model elektronového plynu Základní předpoklady Fermiho koule, hustota stavů Chemický potenciál Specifické teplo, elektrická vodivost, tepelná vodivost. 5. Elektron v periodickém poli Blochův teorém, Fermiho plocha, hustota stavů. Metoda téměř volných elektronů případ ideálně volných elektronů, konstrukce pásového schématu energií, situace v okolí hranice Brillouinovy zóny. Metoda LCAO pro s a p-stavy. 6. Kvasiklasický model pohybu elektronů Základní předpoklady. Elektronové a děrové orbity. Kvasiklasický pohyb ve stacionárním magnetickém poli. Cyklotronová frekvence Hustota stavů, Landauovy hladiny. 7. Polovodiče Základní vlastnosti, termodynamika nositelů proudu ve vlastním polovodiči Nevlastní polovodiče, obsazení příměsových hladin p-n přechod, elementární popis usměrňovacího efektu. 8. Klasická teorie harmonického krystalu. Specifická tepelná kapacita. Normální kmity 1rozměrné a 3rozměrné jednoatomové mřížky. Normální kmity 1rozměrné a 3rozměrné víceatomové mřížky. Akustické a optické kmity. 9. Kvantová teorie harmonického krystalu Tepelná kapacita mřížky. Debyeho model, Einsteinův model. Frekvenční hustota fononových stavů. 10. Klasifikace pevných látek typy chemických vazeb, van Der Waalsovy síly, kohezní energie

Literatura

• KITTEL, Charles. Úvod do fyziky pevných látek. 1. vyd. Praha: Academia, 1985, 598 s. URL info
• ASHCROFT, Neil W. a N. David MERMIN. Fizika tverdogo tela. Moskva: Mir, 1979, 399 s. info
• ASHCROFT, Neil W. a N. David MERMIN. Fizika tverdogo tela. Translated by K. I. Kugel - A. S. Michajlov - Moisej Isaakovič Kaganov. Moskva: Mir, 1979, 424 s. info
• DEKKER, Adrianus J. Fyzika pevných látek. Translated by Martin Černohorský. Praha: Academia, nakladatelství Československé akademie věd, 1966, 543 s. info
• P. Y. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors, Springer 2001

Výukové metody

přednáška, cvičení, zápočtové příklady

Metody hodnocení

Podmínkou postupu k písmené a ústní zkoušce je úspěšné absolvování cvičení, t.j. aktivní účast na všech lekcích (předvést na cvičení zadané příklady) a vyřešení zápočtových příkladů dle specifikace vyučujícího.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (podzim 2013, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2013/F6121