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