Úvod do fyziky pevných látek

Sylabus

1. Struktura kondenzovaných soustav ve 3D Krystalová struktura. translační a bodová symetrie krystalových mřížek. Reciproká mřížka, Brillouinovy zóny. Reprezentace periodických funkcí v reciprokém prostoru. Studium struktury pomocí x-ray rozptylu.

2. Elektrony v kovu Klasický model elektronového plynu, transportní vlastnosti elektronového plynu. Kvantový model elektronového plynu, Fermi-Diracova statistika, Fermiho energie, chemický potenciál, hustota elektronových stavů. Jedno-, dvou- a trojrozměrný elektronový plyn. Elektrony v periodickém krystalovém poli. Blochův teorém, pásové spektrum, Fermiho plocha v redukovaném a periodickém znázornění. Transportní vlastnosti blochovských elektronů, efektivní hmotnost. Informace o metodách výpočtu pásové struktury. Elektrická vodivost a vliv magnetického pole na ni.

3. Elektrony v polovodičích Intrinsické polovodiče a termální excitace elektronů, koncept děr, akceptorové a donorové hladiny, dopované polovodiče homogenní/nehomogenní, chování na rozhraní.

4. Magnetické a elektrické vlastnosti Odezva látky na vnější působení. Magnetické pole v diamagnetických a paramagnetických látkách. Souvislost orbitálního a spinového magnetického momentu atomu s elektronovou konfigurací, nalezení jejího základního stavu. Itinerantní magnetismus. Uspořádání magnetických momentů v pevné látce, mikroskopické mechanismy magnetické interakce. Vliv teploty na magnetické uspořádání. Obecný popis tendence k spontánnímu uspořádání, Landauova teorie fázových přechodů. Elektrické pole v dielektrických látkách , relace Clausius-Mossotti. Polarizační mechanizmy, optické vlastnosti elektronového plynu a krystalových mřížek.

5. Excitace v kondenzovaném stavu Kvazičástice obecně, Kvazičástice v krystalové mřížce. Normální kmitové módy mřížky, fonony. Kvantová statistika fononů, fonony jako elementární excitace. Tepelná kapacita krystalové mřížky. Hustota fononových stavů. Interakce mřížky iontového krystalu s elektromagnetickou vlnou. Excitace v magnetickém systému.

Anotace

Tato přehledná přednáška navazuje na úvodní kurz fyziky a na předmět Fyzika IV. Umožní základní orientaci v současných představách a pojmech fyziky tuhých látek, ve fyzikálních mechanismech určujících a ovlivňujících nedůležitější vlastnosti těchto materiálů.

Přednáška podrobně rozebírá krystalovou strukturu tuhých látek, odezvu tuhé látky na vnější působení (mechanické, elektrické, magnetické), procesy samouspořádání v tuhé látce vedoucí k feroickým fázím, základy elektronové toerie tuhých látek a tepelné vlastnosti tuhých látek. V přednášce se využívají fenomenologické, termodynami