Faststoffysik II (Q1+Q2) ( efterår 2011 - 10 ECTS )
Rammer for udbud
-
Uddannelsessprog:
engelsk (eller dansk)
-
Niveau:
Kandidatkursus
-
Semester/kvarter:
1. og 2. kvarter
-
Timer per uge:
7
-
Deltagerbegrænsning:
Ingen
-
Undervisningssted:
Århus
-
Hovedområde:
Det Naturvidenskabelige Fakultet
-
Udbud ID:
32596
Formål
Faststoffysik II er et kursus på mellemniveau i den forstand, at det forudsætter, at man har fulgt et indledende faststoffysik-kursus, og således har kendskab til grundlæggende emner såsom krystalstrukturer, røntgendiffraktion, elektriske og termiske egenskaber, og gittersvingninger. I dette kursus vil der især blive lagt vægt på diskussion af elektrontilstande i faste stoffer i såvel direkte- som reciprok-rumsbeskrivelse, og elektronernes bidrag til elektrisk og termisk ledningsevne. Desuden studeres faste stoffers optiske og magnetiske egenskaber samt superledning
Indhold
-
Schrödingerligningen for mange elektroner: Hartree- og Hartree-Fock approksimationerne. Hartree-Fock-Slater, Slater-x-alfa, tæthedsfunktionalteori. Skærmning.
-
Hall-effekt, kvante-Hall-effekt.
-
Elektrontilstande i krystaller: Tætbindingsmodeller i 1, 2 og 3 dimensioner.
-
Realistiske båndstrukturer for halvledere og metaller.
-
Transportteori.
-
Elektrisk polarisation, halvledere, vekselvirkning mellem lys og materialer, inkl. fononer.
-
Rene og doterede halvledere.
-
Optiske egenskaber: Responsteori, kausalitet, Kramers-Kronig relationer. Intra- og interbåndovergange. Spektroskopi, absorption, fotoemission (XPS, UPS). Plasmoner og eksitoner.
-
Termoelektricitet.
-
Lav-dimensionale systemer
-
Magnetisme: lokaliserede og itinerante magnetiske momenter, magnetiske vekselvirkninger og magnetisk orden.
-
Superledning: Fænomenologi, London teori, Ginzburg-Landau modellen og BCS teorien
Faglige forudsætninger
Underviser
Niels Egede Christensen (kontor: 1520-619, tlf. 8942 3666, e-mail
nec@phys.au.dk
) og
Axel Svane (kontor: 1520-632, tlf. 8942 3678, e-mail
svane@phys.au.dk
)
Undervisnings- og arbejdsform
Forelæsninger - 4 timer/uge
Teoretiske Øvelser - 3 timer/uge
Litteratur
N.W. Ashcroft and N.D. Mermin: 'Solid State Physics'; udleveret supplerende materiale.
Kursushjemmeside
http://www.aula.au.dk/
Eksamensterminer
Eksamen: 2. kvarter
Reeksamen: Efter aftale med faglærere
Udbyder
Institut for Fysik og Astronomi
Tilmelding til undervisning
Via selvbetjeningen på https://mit.au.dk/
Læringsmål
Når kurset er færdigt forventes de studerende at kunne:
-
redegøre
for de fundamentale principper for kvantemekaniske beregninger af elektrontilstande: Hartree-, Hartree-Fock-, samt tæthedsfunktionalteori.
-
gøre rede
for karakteristika ved elektronbåndstrukturer for metaller, isolatorer og halvledere, samt for tæt-bindingsapproksimationen til beregning heraf
-
beskrive
skærmning i en elektrongas og
udlede
de grundlæggende ligninger i Thomas-Fermi approksimationen
-
definere
de optiske spektrale funktioner, kompleks dielektricitetsfunktion, ledningsevne, samt
anvende
Kramers-Kronig relationerne.
beskrive
hvordan de optiske spektre kan beregnes kvantemekanisk og
gøre rede
for de grundlæggende principper i nogle eksperimentelle metoder, såsom optisk absorption og fotoelektronspektroskopi (fotoemission).
-
udlede
Boltzmann's transportligning og
anvende
den til at finde udtryk for elektrisk og termisk ledningsevene.
-
beskrive
polarisation i dielektrika, lokal-feltbegrebet,
udlede
Clausius-Mosotti og Lyddane-Sachs-Teller relationerne samt
forklare
kobling mellem lys og gittersvingninger (polaritoner).
-
redegøre for
fænomener relateret til magnetisme og superledning i faste stoffer
-
beskrive
de basale teoretiske modeller for magnetisme og superledning
-
analysere
abstrakte problemstillinger relateret til magnetisme og superledning
-
løse
konkrete opgaver relateret til basale fænomener inden for faststoffysik
Bedømmelse
-
Mundtlig eksamen med alle sædvanlige hjælpemidler (ca 25 min forberedelse og 25 min eksamination)
-
Bedømmes efter 7-trinsskala
-
Medvirken af ekstern censur
