Πανεπιστημιο Κρητης
Τμημα Επιστημης και Τεχνολογιας Υλικων

Φυσική Στερεάς Κατάστασης: Εισαγωγή (ETY305)

Γενικές πληροφορίες (για το έτος 2006-2007)

Προαπαιτούμενα:
ΕΤΥ201
Ωράριο διαλέξεων:
Διδάσκοντες:

Διδαχθείσα Ύλη (για το έτος 2006-2007)

Ημερομηνία Περίληψη μαθήματος
2/10/2006 Δ Σκοπός της ΦΣΚ. Ιδιότητες στερεών. Απλά κρυσταλλικών πλέγματα (sc, bcc, fcc). Κατηγορίες στερεών και είδη δεσμών (ανάλογα με το είδος των ηλεκτρονίων σθένους των ατόμων τους). Συνήθεις προσεγγίσεις στη ΦΣΚ.
4/10/2006 Τ Το θεώρημα Bloch και η σημασία του. Βασικές παράμετροι (ρM, ni, rs κτλ) και πώς υπολογίζονται από πίνακες δεδομένων. Ασκήσεις. Γενικά για μοντέλα περιγραφής στερεών. Το μοντέλο Jellium (MJ). Υπολογισμός του rs συναρτήσει του σθένους.
9/10/2006 Δ Ενέργεια συνοχής σαν συνάρτηση του ri'. Μέτρο ελαστικότητας όγκου και υπολογισμός του στο MJ. Κυματοσυνάρτηση ηλεκτρονίου στο MJ. Κβάντωση του κυματαριθμού. Έννοια της ενέργειας Fermi και του κυματαριθμού Fermi, και υπολογισμός τους στο MJ.
11/10/2006 T Επιφάνεια Fermi και σύνδεσή της με θερμική/ηλεκτρική αγωγιμότητα. Υπολογισμός με το MJ της μέσης κινητικής ενέργειας των ηλεκτρονίων και της πυκνότητας ηλεκτρονιακών καταστάσεων. Η πραγματική επιφάνεια Fermi και πυκνότητα καταστάσεων σε διάφορα στερεά.
15/10/2006 - 21/10/2006 Δεν έγιναν μαθήματα λόγω εκλογών για την Τοπική Αυτοδιοίκηση.
23/10/2006 Δ Ταχύτητα, ενέργεια και θερμοκρασία Fermi και τάξεις μεγέθους τους. Κίνηση ιόντων. Έννοια ιδιοταλάντωσης ή κανονικού τρόπου. Κυματάριθμος Debye. Κύματα σε συνεχή μέσα και ταχύτητες ήχου. Διατμητικό μέτρο (μ). Ιδιοταλαντώσεις μονοδιάστατης αλυσίδας: σχέση διασμοράς, όριο μεγάλου μήκους κύματος, πυκνότητα καταστάσεων.
25/10/2006 T Φωνόνια και πυκνότητα μονοφωνιακών καταστάσεων στο μοντέλο Debye. Σύγκριση με πυκνότητα ηλεκτρονιακών καταστάσεων και μνημονικοί κανόνες. Συχνότητα, ενέργεια και θερμοκρασία Debye και τάξεις μεγέθους τους. Η ένοια της θερμοχωρητικότητας, και η εξάρτησή της από τη θερμοκρασία για χαμηλές θερμοκρασίες. Θερμοχωρητικότητα ηλεκτρονίων (ποιοτικά).
30/10/2006 Δ Η ηλεκτρονιακή και τη φωνονική συνεισφορά στη θερμοχωρητικότητα στερεού σώματος, και ποιοτική εξήγηση της εξάρτησής τους από τη θερμοκρασία. Γενική μέθοδος υπολογισμού θερμοχωρητικότητας. Μέσος αριθμός σωματιδίων σε μια κβαντική κατάσταση: κατανομές Fermi-Dirac και Bose-Einstein. Χημικό δυναμικό. Υπολογισμός θερμοχωρητικότητας στο όριο χαμηλών θερμοκρασιών.
1/11/2006 T Θερμοχωρητικότητα σε ψηλή θερμοκρασία, νόμος Dulong-Petit. Θερμοχωρητικότητα στο μοντέλο Einstein. Πραγματικές πυκνότητες ταλαντωτικών καταστάσεων σε μέταλλα. Άσκηση: υπολογισμός της θερμοχωρητικότητας του Ni σε θερμοκρασία δωματίου.
6/11/2006 Δ Ηλεκτρομαγνητικά πεδία στην ύλη. Μιγαδική διηλεκτρική σταθερά, αγωγιμότητα, δείκτης διάθλασης, κτλ. Ιδιότητες και χρήση της διηλεκτρικής συνάρτησης ε(k,ω). Η ε(k,0) (Thomas-Fermi) και το μήκος θωράκισης. Κλασσικός υπολογισμός ε(0,ω) με χρήση του χρόνου αποκατάστασης.
8/11/2006 Δ Τύπος Drude για την αγωγιμότητα. Μέση ελεύθερη διαδρομή. Πού οφείλεται η αντίσταση, θεώρημα Bloch. Εξάρτηση της αντίστασης μετάλλων από τη θερμοκρασία. Εκτίμηση της μέγιστης ταχύτητας ιόντων στο στερεό, υi. Συνεισφορές στη διηλεκτρική συνάρτηση από ηλεκτρόνια και ιόντα. Η ε(k,ω) όταν υi < < ω/k < < υF.
13/11/2006 Δ Συντονισμοί και μηδενισμός της διηλεκτρικής συνάρτησης. Ηχητικά κύματα, σχέση κυματάριθμου Thomas-Fermi και ταχύτητας ήχου. Μήκος θωράκισης. Πλασμόνια. Electron energy loss spectroscopy. Ο τανυστής της ειδικής αντίστασης.
15/11/2006 Τ Γενική μορφή του τανυστή της ειδικής αντίστασης (ρij, i,j=x, y, z) σε ομοιογενές υλικό παρουσία μαγνητικού πεδίου. Το φαινόμενο Hall και οι χρήσεις του. Mαγνητοαντίσταση συντελεστής Hall. Υπολογισμός των ρij στο μοντέλο ελευθέρων ηλεκτρονίων. Αντιστροφή του ρ και υπολογισμός του τανυστή αγωγιμότητας.
20/11/2006 Δ Ο τανυστής της διηλεκτρικής συνάρτησης. Κυκλοτρονικός συντονισμός, έννοια της ενεργού μάζας. Στοιχεία από την κβαντική περιγραφή της κίνησης των ηλεκτρονίων σθένους σε ασθενή μαγνητικά πεδία (διαμαγνητισμός, παραμαγνητισμός κτλ) και σε ισχυρά μαγνητικά πεδία (στάθμες Landau). Το φαινόμενο de Haas-van Alphen.
22/11/2006 Τ Εξέταση προόδου.
27/11/2006 Δ Ελεύθερα ηλεκτρόνια σε μονοδιάστατο σύστημα. Εισαγωγή στη μέθοδο LCAO. Επανάληψη κβαντομηχανικής και το θεώρημα Bloch. Η κυματοσυνάρτηση ηλεκτρονίου σε γραμμική αλυσίδα ομοίων ατόμων με ένα τροχιακό ανά άτομο.
29/11/2006 T Ενέργεια ηλεκτρονίου σε αλυσίδα ομοίων ατόμων με ένα τροχιακό ανά άτομο. Ενεργειακές ζώνες. Διάκριση των υλικών σε μονωτές και αγωγούς. Αντίστροφο πλέγμα και πρώτη ζώνη Brillouin σε μια διάσταση. Πυκνότητα ηλεκτρονιακών καταστάσεων και σύγκριση με αυτήν ελευθέρου ηλεκτρονίου.
4/12/2006 Δ Ενεργός μάζα και μέση ταχύτητα ηλεκτρονίου σε περιοδικό σύστημα. Δομή ζώνης για γραμμική αλυσίδα ατόμων μορφής ...-Α-Β-Α-Β-Α-Β-.... με ένα τροχιακό ανά άτομο. Διάκριση στερεών σε μονωτές και αγωγούς με βάση τη δομή των ενεργειακών τους ζωνών.
6/12/2006 T Δομή ζώνης για γραμμική αλυσίδα ομοίων ατόμων με δυο τροχιακά ανά άτομο. Κρυσταλλικές δομές σε τρεις διαστάσεις. Πλέγμα Bravais και βάση.
11/12/2006 Δ Καρτεσιανές συντεταγμένες ατόμων σε κρυσταλλικό πλέγμα. Παραδείγματα πλεγμάτων Bravais (sc, bcc, fcc, hex) και πλεγμάτων με βάση (hcp, BN). Έννοια του αντιστρόφου πλέγματος και τύποι των διανυσμάτων βάσης του.
13/12/2006 Τ Οι δυο κύριες χρήσεις του αντιστρόφου πλέγματος: περιοδικότητα κυματανυσμάτων και χαρακτηρισμός κρυσταλλικών επιπέδων. Αντίστροφο πλέγμα και ζώνη Brillouin για διάφορα πλέγματα Bravais. Δείκτες Miller και απόσταση επιπέδων. Εξίσωση Bragg και βασική θεωρία σκέδασης ακτίνων Χ και προσδιορισμού κρυσταλλικής δομής.
18/12/2006 Δ Μέθοδος LCAO σε πραγματικά στερεά. Δομή ζώνης κρυστάλλων sc και fcc με ένα τροχιακό τύπου s σε κάθε κυψελίδα. Εύρος ζώνης, ενεργός μάζα. Οι παράμετροι ε και V2 για s, p και sp3 τροχιακά σε σ και π δεσμό. Μέθοδος εκτίμησης του εύρους ζωνών και του χάσματος σε κρυστάλλους.
20/12/2006 T Εκτίμηση του χάσματος τετραεδρικών ημιαγωγών χρησιμοποιώντας μοριακά τροχιακά. Δομές ζωνών, ηλεκτρονικές πυκνότητες και κυματοσυναρτήσεις σε χαρακτηριστικά στερεά (γραφίτης, Al, Ag, Si, διαμάντι, GaAs, SiC). Το μονελο ελευθέρου ηλεκτρονίου στο Al.
Σημειώσεις για τη μέθοδο LCAO μπορείτε να βρείτε εδώ. fortran program.
8/1/2007 Δ Μοριακά στερεά. Η αλληλεπίδραση Lennard-Jones, ενέργεια συνοχής, μέτρο ελαστικότητας. Διόρθωση λόγω κίνησης μηδενικού σημείου (υπολογισμός με μοντέλο Debye).
10/1/2007 ΤΔεν έγιναν μαθήματα λόγω αναστολής των ακαδημαϊκών λειτουργιών του Π.Κ. από τη Σύγκλητο.
15/1/2007 Δ Ιοντικά στερεά, και χαρακτηριστικά των δεσμών τους. Κρυσταλλικές δομές στερεών του τύπου ΑΒ. Η σταθερά Madelung. Υπολογισμός ενέργειας συνοχής και μέτρου ελαστικότητας.
17/1/2007 ΤΔεν έγιναν μαθήματα λόγω αναστολής των ακαδημαϊκών λειτουργιών του Π.Κ. από τη Σύγκλητο.
1/2/2007 ΠέΤελική εξέταση (ώρα 1-4, Αμφ. 3 Χημικού).

Αρχική σελίδα

Valid XHTML 1.0 Valid CSS! Τελευταία τροποποίηση την 2007-10-09 από τον Γιάννη Ρεμεδιάκη.