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
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. Martin Diviš, CSc.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Fyzika pevných látek

Anotace

čeština

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (13.05.2019)

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.

angličtina

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

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.

Podmínky zakončení předmětu

čeština

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

Podmínkou zakončení předmětu je ústní zkouška.

Požadavky absolvování ústní zkoušky odpovídají rozsahu sylabu prezentovaném

na přednášce.

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Kateřina Mikšová (12.05.2022)

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

Literatura

čeština

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

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

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

angličtina

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

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

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

Sylabus

čeština

Poslední úprava: ()

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.

angličtina

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

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).