Elektronová teorie pevných látek - NFPL085

• Anglický název: Electronic Theory of Solids
• Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2018
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. Martin Diviš, CSc.
• Vyučující: doc. RNDr. Martin Diviš, CSc.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Fyzika pevných látek

Anotace

čeština

Atomová struktura a chemická vazba. Základní vlastnosti elektronové struktury krystalů. Pásová struktura materiálů a metody jejího výpočtu. Příměsi, poruchy, slitiny. Elektron - elektronová a elektron - fononová interakce. Itenerantní magnetismus. Elektronový transport. Optické přechody. Pro PGDS.

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (13.05.2019)

angličtina

Atomic structure and chemical bond. Basic properties of electronic structure of condensed matter. Band structure of materials and methods of its calculation. Admixtures, perturbations and alloys. Electron-electron and electron-phonon interaction. Itinerant magnetism. Electron transport. Optical transitions.

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Podmínkou zakončení předmětu je ústní zkouška.

Požadavky absolvování ústní zkoušky odpovídají rozsahu sylabu prezentovaném

na přednášce.

Poslední úprava: Diviš Martin, doc. RNDr., CSc. (06.10.2017)

angličtina

Request to finish the course is the successfull passing of oral examination.

Poslední úprava: Mikšová Kateřina, Mgr. (12.05.2022)

Literatura

čeština

1. N. W. Ashcroft, N.D. Mermin: Solid State Physics

2. Ch. Kittel: Introduction to Solid State Physics (5ThEdition)

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

angličtina

1. N. W. Ashcroft, N.D. Mermin: Solid State Physics

2. Ch. Kittel: Introduction to Solid State Physics (5ThEdition)

Poslední úprava: Diviš Martin, doc. RNDr., CSc. (13.05.2019)

Sylabus

čeština

Uspořádání na krátkou a dlouhou vzdálenost. Kvazikrystaly. Krystaly: translační a bodová symetrie: prostorové grupy. Defekty v krystalech a v amorfních pevných látkách. Van der Waalsovy síly. Lennard-Jonesův potenciál, Iontové krystaly, Lokalizovaná a delokalizovaná (kovová) chemická vazba. Reciproký prostor. Blochův teorém. Elektronový plyn v pevných látkách. Téměř volné elektrony. Drude-Lorentzova teorie a její omezení. Měrné teplo. Orbitální magnetismus a paramagnetismus volných elektronů. Transportní vlastnosti. Brillouinova zóna. Redukované a rozšířené pásové schéma. Blochovy a Wannierovy funkce, K.P-aproximace, Wannierův teorém. Aproximace efektivní hmotnosti. Souvislost resolventy (Greenova funkce) a hustoty stavů. Moderní metody výpočtu elektronové struktury. Izolátory, polo- vodiče, kovy. Chemické trendy ve vybraných skupinách PL. Povrchové stavy, Intersticiální příměs: Andersonův model. Hybridizace. Substituční příměs: Koster-Slaterův model. T-matice. Elektronová struktura slitin a smíšených krystalů: konfigurace, selfenergie, aproximace virtuálního krystalu, aproximace koherentního potenciálu, spektrální hustota. Andersonova lokalizace. Poruchový přístup k řešení elektron-elektronové interakce: Hartree-Fock /HFA/, Luttingerův teorém, aproximace nahodilých fází. Andersonův plyn s pozitivním (negativním) U. Hustota stavů závislá na teplotě a obsazení. Andersonův model pro lokalizovanou příměs: HFA, vznik lokálního magne- tického moment. Hubbardův Hamiltonián: HFA, Stonerova teorie pro feromagnetický stav, obraz paramagnetického stavu s lokálními momenty, Fázový diagram, Výměnná interakce. Heisenbergův Hamiltonián, Základní stav, Spinové vlny. Lineární odezva. Kubova formule. Optické přechody. Dielektrická funkce optické konstanty. Kramersovy-Kronigovy relace. Vodivost. Magneto- resistivita. Kvantový charakter transportních jevů v mezoskopických vodičích.

Poslední úprava: ()

angličtina

Short and long range order. Crystal structure: transitional and point group symmetry, space groups. Amorphous solids and glasses. Defects. Bloch theorem. Bloch functions. Reciprocal space. Brillouin zone. Electron gas in solids. Results of Drude-Lorentz theory. Reduced, extended, periodic scheme. k-p method. Effective mass approximation (Quasiparticles). Wannier theorem. Wannier functions. Density of states & resolvent (Green function). Kronig-Penney model. Nearly free electron approach (NFE). Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO) approach, minimal basis, Harrison scheme. Density Functional Theory (DFT) versus Hartree-Fock approximation (HF). Methods: Linear Augmented Plane Wave (LAPW), optimized LCAO and local orbitals (FPLO), pseudopotentials. Chemical bond. Metals, semimetals, direct- and indirect-gap semiconductors, insulators. Special groups of solids - chemical trends: transition metals (hybridized d- and conduction states), tetrahedral semiconductors (hybridization gap, effects due to ionicity) .Green functions. Point defects: shallow impurities, Anderson and Koster-Slater model for deep levels. Mixed crystals: Virtual Crystal Approximation (VCA) versus split band case, Coherent Potential Approximation (CPA). Spectral density. Shortcomings of the independent-electron approximation. Pair distribution function. Unrestricted SCF approximation, Correlations in DFT (LDA). Extensions of LDA: GGA, SIC, GW. Hubbard model (LDA+U). Models for localized moments: Weiss molecular field model, Heisenberg and Izing model, Crystal field theory. Models for delocalized moments: Stoner model of itinerant electron magnetism. Landau theory of weakly itinerant electron ferromagnetism, the linearized spin-fluctuation model, comparison. Linear response. Kubo formula. Electrical conductivity. Optical transition&Optical constants. Kramers-Kronig relations. Photoemission (XPES, BIS).

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)