Студијски програм : Основне академске студије – Теоријска и експерим. физ.

Назив предмета: Физика чврстог стања

Наставник: Редовни професор Зоран Радовић

Статус предмета: Обавезни

Број ЕСПБ: 7

Услов: уписана четврта година студија

Циљ предмета: Увод у савремену физику чврстог стања

Исход предмета: Познавање основних концепата и феномена из области физике чврстог стања

Садржај предмета: Теоријска настава:

1. Увод.Физичке особине и класификација чврстих тела.

2. Кристалне решетке. Класификација Bravais-ових решетки и општа структура кристала. Реципрочне решетке. Одређивање кристалне структуре дифракцијом X-зрака.

3. Валентни електрони. Класична Drude-oва теорија транспортних процеса у металима (електропроводност, топлопроводност, Hall-ов ефекат, Seebeck-ов ефекат, плазмене осцилације). Sommerfeld-oва квантна теорија метала.

4. Eлектронска стања у периодичном потенцијалу јонске решетке. Bloch-ова теорема. Апроксимација слабе и јаке везе. Семикласичан модел динамике електрона. Мерење Fermi површи, de Haas-van Alphen-ов ефекат, Landau-ови нивои. Зонска структура енергије електрона и објашњење разлике између метала, изолатора и полупроводника. Густина стања, van Hove-ови сингуларитети.

5. Метали. Електрон-електрон интеракција, Hartree-Fock-ова апроксимација и корелациони ефекти. Lindhard-ова формула, плазмони. Landau-ова теорија Fermi флуида. Квантни Hall-ов ефекат, Mott-ов прелаз и Anderson-ова локализација.

6. Toплотно кретање кристалне решетке. Kласична теорија хармонијског кристала. Квантна теорија – фононски спектри. Неутронска, Brillouin-oва и Raman-oва спектроскопија. Анхармонијски ефекти, топлотна проводност решетке, фононски транспортни процеси.

7. Eлектрон-фонон интеракција. Природа времена релаксације. Границе семикласичне апроксимације. Колосална магнетоотпорност.

8. Диелектричне особине изолатора. Теорија поларизабилности, оптичке особине. Пироелектрични и фероелектрични кристали.

9. Полупроводници. Хомогени и допирани полупроводници. Топлотне, транспортне и оптичке специфичности. p-n спојеви. Хетероструктуре и транзистори.

10. Mагнетно уређење. Парамагнетици, феромагнетици и антиферомагнетици. Heisenberg-ов модел, магнони. Hubbard-ов модел феромагнетизма у металима.

11. Суперпроводност. Критична температура, нулти отпор, Meissner-ов ефекат идеалног дијамагнетизма. Критична поља, London-ова теорија, процеп у енергијском спектру електрона и елементи BCS теорије. Kвантизација флукса и Josephson-ов ефекат. Високотемпературни суперпроводници.

Практична настава:

Експерименталне вежбе: рендгенограм, дифрактограм, феромагнетни хистерезис, рефлексиона и транс- мисиона спектроскопија, термистор, мерење индекса преламања, Hall-ов ефекат у полупроводницима.

Литература:

1) N.W. Ashcroft & N.D. Mermin, Solid State Physics (Harcourt Brace College Publishers, 1976).

Број часова  активне наставе 6

Теоријска настава: 4

 

Практична настава: 2

 

Методе извођења наставе

Предавања (теоријска обрада тематских јединица, примери), експерименталне вежбе, колоквијум.

Оцена  знања (максимални број поена 100)

Предиспитне обавезе

поена

 

Завршни испит

поена

активност у току предавања

10

писмени испит

 

активност у току експерименталних вежби

10

усмени испит

50

колоквијум

30

УКУПНО

100