Fyzika pevných látek I - NFPL143

• Anglický název: Solid State Physics I
• Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 9
• Rozsah, examinace: zimní s.:4/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. Martin Diviš, CSc.; doc. RNDr. Karel Carva, Ph.D.

Anotace

čeština

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

Vodivostní elektrony v materiálech (klasický a kvantový popis), elektrony v periodickém potenciálu. Elektronová struktura kovů, polovodičů a izolátorů. Transportní a tepelné vlastnosti, optické a magnetické vlastnosti materiálů. Příklady reálných materiálů.

angličtina

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

Conduction electrons in materials (classical and quantum description), electrons in periodic potential. Electronic structure of metals, semiconductors and insulators. Transport and thermal properties, optical and magnetic properties of materials. Examples of real materials.

Deskriptory

Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Carva, Ph.D. (02.10.2020)

Cvičení online: https://cesnet.zoom.us/meeting/tJckd--qrD0iG9FcCXhg2PNt-8-PR5qkt0XB/ics?icsToken=98tyKuCrpzssGNaTuBiCRowqHYigM-rzpiFHjfp7nzzdCycBUi3ie7oPAoAqAdPE

Podmínky zakončení předmětu

čeština

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

Podmínkou zakončení předmětu je zápočet a ústní zkouška.

Požadavky udělení zápočtu vyžadují aktivní účast na cvičení.

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

[1] David Jiles, Introduction to the Electronic Properties of Materials

[2] Rolf E. Hummel, Electronic Properties of Materials

[3] N.W.Ashcroft, N.D.Mermin, Solid State Physics, Sounders Coll. Publishing 1988

[4] R.E. Pierls, Quantum Theory of Solids, Oxford University Press 2001

[5] Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data, W. Martienssen and H. Warlimont, eds., Springer 2005

Sylabus

čeština

Poslední úprava: T_KFES (23.05.2003)

Elektronový plyn v pevné látce. Výsledky teorie Drudeho-Lorentze.

Blochův teorém. Blochovy funkce. Reciproký prostor. Brilouinova zona. Redukované, rozšířené a periodické pásové schema. k-p metoda.

Aproximace efektivní hmoty (Kvazičástice). Wannierův teorém. Wanierovy funkce. Vztah hustoty stavů a rezolventy (Greenova funkce). Kronig-Penneyho model.

Aproximace téměř volných elektronů. Lineární kombinace atomových orbitalů (LCAO), minimální báze. Teorie funkcionálu elektronové hustoty versus Hartree-Fockova aproximace.

Metody: Lineární přidružené rovinné vlny (LAPW), Optimalizované LCAO a lokální orbitaly (FPLO), pseudopotenciály.

Chemická vazba. Kovy, polokovy, polovodiče s přímým a nepřímým gapem, izolátory. Zvláštní skupiny pevných látek - chemické trendy: tranzitivní kovy (hybridizace d- a vodivostních stavů), tetraedrické polovodiče (hybridizační gap, iontové efekty).

Elektrická vodivost. Lineární odezva. Optické přechody a optické konstanty. Kramersovy-Kronigovy vztahy. Fotoemise (XPES a BIS).

Měrné teplo. Fonony. Debyeův a Einsteinův model. Anharmonické korekce.

Modely pro popis lokalizovaných magnetických momentů: Weisssův model molekulárního pole, Heisenbergův a Izingův model, Teorie krystalového pole. Modely pro popis delokalizovaných magnetických momentů: Stonerův model itinerantního elektronového magnetismu, Landauova teorie slabě itinerantního elektronového feromagnetismu, model linearizovaných spinových fluktuací, srovnání.

Bodové defekty: mělká příměs, hluboká příměs. Slitiny: aproximace virtuálního krystalu (VCA) versus situace rozštěpených pásů, Greenovy funkce, aproximace koherentního potenciálu (CPA). Spektrální hustota.

angličtina

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

Electron gas in solids. Results of Drude-Lorentz theory.

Bloch theorem. Bloch functions. Reciprocal space. Brillouin zone. 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. Density Functional Theory versus Hartree-Fock approximation.

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).

Electrical conductivity. Linear response. Optical transition&Optical constants. Kramers-Kronig relations. Photoemission (XPES, BIS).

Specific heat. Phonons. Debye and Einstein models. Anharmonic corrections.

Models for localized magnetic moments: Weiss molecular field model, Heisenberg and Izing model, crystal field theory. Models for delocalized magnetic moments: Stoner model of itinerant electron magnetism, Landau theory of weakly itinerant electron ferromagnetism, the linearized spin-fluctuation model, comparison.

Point defects: shallow impurities, deep impurities. Mixed crystals: Virtual Crystal Approximation (VCA) versus split band case, Green functions, Coherent Potential Approximation (CPA). Spectral density.