PředmětyPředměty(verze: 830)
Předmět, akademický rok 2018/2019
   Přihlásit přes CAS
Základy fyziky pevných látek - NEVF158
Anglický název: Fundamentals of Solid State Physics
Zajišťuje: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2017 do 2020
Semestr: letní
E-Kredity: 6
Rozsah, examinace: letní s.:3/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: prof. RNDr. Václav Holý, CSc.
Anotace -
Poslední úprava: T_KEVF (16.05.2013)

Přednáška poskytne nezbytné informace o pojmech, jevech a základních teoretických modelech ve fyzice pevných látek, rozsah a hloubka přednášky je dostačující pro studenty mající zájem převážně o experimentální práci. Spolu se cvičením k této přednášce student získá ucelený obraz o fyzice pevných látek, který umožní interpretovat experimentální data. V přednášce je kladen důraz na klasické partie fyziky pevných látek – struktura krystalických pevných látek, základní elektronové vlastnosti pevných látek (model ideálního elektronového plynu, elektrony v periodickém krystalovém poli) a kmitech krystalové mřížky. V přednášce bude dále diskutováno uspořádání atomů na povrchu pevné látky, povrchové elektronové a fononové stavy, a budou předneseny základy teorie grup a její aplikace ve fyzice pevných látek.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: prof. RNDr. Václav Holý, CSc. (06.10.2017)

Nutnou podmínkou připuštění ke zkoušce je získání zápočtu. Zkouška se sestává z písemné a ústní části. Písemná část spočívá ve vyřešení velmi snadného problému, který nevyžaduje dlouhé počítání (max. 30 min). Ústní část navazuje na řešení zmíněného problému a trvá max. 45 min. Známka zkoušky se stanoví ze souhrnného hodnocení písemné a ústní části. Požadavky zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl odpřednášen.

Literatura
Poslední úprava: T_KEVF (16.05.2013)

Ch. Kittel: Introduction to solid state physics (různá vydání, existuje český překlad).

J. R. Hook, H. E. Hall, Solid state physics, J. Wiley 2000.

H. Ibach, H. Lueth, Solid state physics, Springer 2003.

R. E. Hummel, Electronic properties of materials, Springer 1992.

O. Lizman, M. Sekanina, Užití grup ve fyzice, Praha, Academia,1982.

A. Zangwill, Physics at surfaces, Cambridge, Cambridge University Press, 1992.

M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, A. Jorio, Group Theory: Application to the Physics of Condensed Matter, Springer 2010.

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: prof. RNDr. Václav Holý, CSc. (06.10.2017)

Požadavky zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl odpřednášen.

Sylabus -
Poslední úprava: T_KEVF (16.05.2013)

1. Základy teorie grup
Definice grupy, Abelovské grupy, invariantní podgrupy, třídy konjugovaných prvků. Definice reprezentace, maticová reprezentace bodové grupy. Dimenze reprezentace, charaktery reprezentace. Ortogonalita vektorů charakterů. Rozklad reprezentace na ireducibilní komponenty.

2. Struktura krystalických pevných látek
Druhy chemických vazeb. Geometrický popis trojrozměrných a dvourozměrných krystalových mřížek, translační a bodová symetrie krystalových mřížek. Mezinárodní a Schoenfliesova notace, syngonie, krystalografické třídy, prostorové grupy. Symorfní a nesymorfní grupy. Příklad: Prostorová grupa Oh a její podgrupy. Příklad: Bodová grupa Td, tabulka charakterů, bazové funkce. Reciproká mřížka, Brillouinovy zóny. Reprezentace periodických funkcí v reciprokém prostoru.

3. Struktura povrchů pevných látek
Bravaisovy mřížky v 2D, prosté a centrované mřížky. Reciproká mřížka v 2D, 1. Brillouinova zóna. Povrchová relaxace a rekonstrukce, některé příklady (Si(111) 7x7, GaAs(001) 2x4). Povrchové schodky, roughening transition. Povrchová energie, Wulffova konstrukce.

4. Ideální elektronový plyn
Klasický model elektronového plynu, transportní vlastnosti elektronového plynu. Kvantový model elektronového plynu, Fermi-Diracova statistika, Fermiho energie, chemický potenciál, hustota elektronových stavů. Odezva elektronového plynu na elektromagnetickou vlnu, plazmony.

5. Elektronový plyn v pevné látce
Elektrony v periodickém krystalovém poli. Jedno-, dvou- a trojrozměrný elektronový plyn. Blochův teorém, pásové spektrum, Fermiho plocha v redukovaném a periodickém znázornění. Transportní vlastnosti blochovských elektronů, efektivní hmotnost. Informace o metodách výpočtu pásové struktury.

6. Povrchové elektronové stavy
Jellium model u povrchu pevné látky, povrchový náboj. Volné elektrony v jednodimenzionálním prostředí. Řešení Schroedingerovy rovnice pro polonekonečný lineární řetízek, podmínky existence povrchového stavu, rozšíření do 3D. Povrchové stavy a pásová struktura, dvourozměrný plyn volných nositelů. Povrchové plazmony, Schottkyho bariéra. Tranzistor FET. Základy kvantového Hallova jevu.

7. Kmity krystalových mřížek
Normální kmitové módy mřížky, fonony. Kvantová statistika fononů, fonony jako elementární excitace. Tepelná kapacita krystalové mřížky. Hustota fononových stavů. Odezva iontového krystalu na elektromagnetickou vlnu - polaritony.

8. Povrchové fononové stavy
Vlastní kmity polonekonečného anizotropního elastického kontinua - Raleighovy vlny. Kmity polonekonečného řetízku, podmínka existence povrchových kmitových stavů. Povrchové fonony v 3D. Interakce povrchu iontového krystalu s elektromagnetickou vlnou - povrchové polaritony.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK