Teorie pevných látek 1

Předmět 11TPL1 nesmí být zapsán, je-li v témže semestru zapsán anebo již dříve absolvován předmět 11SST (vztah je symetrický)

Garant předmětu:

Jaroslav Hamrle

Přednášející:

Jaroslav Hamrle, Ladislav Kalvoda

Cvičící:

Jaroslav Hamrle

Předmět zajišťuje:

katedra inženýrství pevných látek

Anotace:

Typy vazebních sil v pevných látkách. Symetrie krystalických pevných látek. Vibrace v krystalických látkách a jejich tepelné vlastnosti. Pásová elektronová struktura krystalických pevných látek. Lokalizované stavy vodivostních elektronů v pevných látkách s poruchami.

Požadavky:

Znalosti kvantové mechaniky a statistické fyziky.

Osnova přednášek:

1. Fenomenologické a mikroskopické přístupy v teorii pevných látek, typy vazebních sil v pevných látkách.

2. Schrödingerova rovnice pro pevné látky, adiabatická approximace v popisu pohybu elektronů a atomových jader, popis symetrie krystalických pevných látek.

3. Kmity atomů v krystalických mřížkách, akustické a optické větve vibrací atomů, vibrační spektrum reálných krystalů, fonony jako kvazičástice kolektivních kmitů atomů v krystalických mřížkách.

4. Fononová tepelná kapacita pevných látek, interakce vibrující krystalické mřížky s elektromagnetickým zářením a neutrony.

5. Elektronová teorie ideálních krystalických látek, Hartreeho-Fokova aproximace autokonzistentního pole.

6. Blochova teorie pohybu elektronů v periodickém electrickém poli krystalů.

7. Pásové energetické spektrum, hustota stavů, kvazihybnost vodivostních elektronů, aproximace efektivní hmotnosti elektronů, kladné díry v nezaplněných elektronových pásech.

8. Základní metody výpočtů pásové elektronové struktury pevných látek, pásová struktura různých druhů pevných látek (kovy, polokovy, polovodiče, izolátory)

9. Fermiho plochy energie vodivostních elektronů v kovech, vlastnosti elektronů ve valenčních a vodivostních pásech v polovodičích.

10. Elektronová teorie reálných pevných látek, Wannierova teorie pohybu elektronů v porušeném periodickém elektrickém poli.

11. Lokalizované stavy itinerantních elektronů v krystalech s poruchami, Tammovy a Shockleyho povrchové stavy, donorové a akceptorové energetické hladiny v polovodičích.

12. Frenkelův a Mottův - Wannierův popis excitonů.

13. Lokalizované stavy elektronů v neuspořádaných pevných látkách.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

Znalosti kvantové teorie pevných látek.

Schopnosti:

Teoretické metody popisu dynamiky krystalické mřížky a pásové elektronové struktury ideálních a reálných pevných látek.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1]. A.I. Anselm : Úvod do teorie polovodičů, Academia Praha 1967, Nauka Moskva 1978,

[2]. Harrison W.A.: Solid State Theory, McGraw Hill, New York 1970.

Doporučená literatura:

[3]. Ľ. Hrivnák, V. Bezák, J. Foltýn, M. Ožvold : Teória tuhých látok, Veda Bratislava 1985.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Inženýrství pevných látek (povinný předmět programu)