FYZIKA PEVNÝCH LÁTEK

Miloslav Dušek

2/1 Zk

Symetrie krystalové mříže, difrakce na krystalu, reciproká mříž. Elektron v periodickém potenciálu, Blochovy funkce, pásová struktura pevných látek. Polovodiče. Kmity mříže, fonony. Kvazičástice v pevných látkách. Optické procesy v pevných látkách.

Předpoklady: základní znalost kvantové teorie.

• Úvod
  • Čím se zabývá fyzika pevných látek
  • Vazby mezi atomy a molekulami v krystalech
• Geometrie krystalové mříže
  • Mřížka, báze, krystalová struktura
  • Periodicita, translační symetrie
  • Ostatní symetrie, bodové grupy, krystalové soustavy
  • Poruchy krystalové mříže
• Difrakce na krystalu
  • Značení rovin v krystalu
  • Braggův zákon
  • Experimentální metody (Laueho, rotujícího krystalu, prášková)
  • Rozptyl světla na krystalu (podrobnější popis)
• Reciproká mřížka
  • Fourierova transformace elektronové hustoty
  • Vektory reciproké mříže
• Plyn volných elektronů v kovech
  • Ohmův zákon, Hallův jev
  • Elektron v potenciálové jámě
  • Fermiho-Diracovo rozdělení
• Elektrony v periodickém potenciálu
  • Jednočásticová aproximace
  • Blochovy funkce
  • Řešení Schrödingerovy rovnice pro elektron v periodickém potenciálu
  • Brillouinova zóna
  • Model téměř volných elektronů, poruchová metoda
  • Zakázaný pás, pásová struktura pevných látek
  • Kovy, polovodiče, izolanty
• Kmity krystalové mříže, fonony
  • Kmity lineárního řetízku atomů, disperzní relace, kvantování kmitů
  • Kmity mřížky se dvěma typy atomů, optické a akustické fonony
  • Měrné teplo (Einstein, Debye)
• Polovodiče
  • Přímý a nepřímý zakázaný pás
  • Elektrony a díry
  • Efektivní hmotnost
  • Koncentrace nositelů náboje
  • Příměsová vodivost
  • P-N přechod
  • Přechod kov-polovodič (Schottky)
• Kvazičástice
  • Excitony, plasmony, polaritony, polarony, magnony
• Optické procesy v pevných látkách
  • Ramanův a Brillouinův rozptyl
  • Kramers-Kronigovy relace
• Magnetické vlastnosti pevných látek
  • Diamagnetika, paramagnetika, feromagnetika
  • Nukleární magnetická rezonance

Příklady (zadání úloh ve formátu pdf)

Doporučená literatura:

• C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha, 1985.
• N.W. Ashcroft, N.D. Mermin: Solid State Physics, Thomson Learning, 1976.
• A.J.Dekker: Fyzika pevných látek, Academia, Praha, 1966.
• C. Kittel: Kvantová teória tuhých látok, Alfa, Bratislava, 1977.
• V. Frai: Fyzika pevných látek, SPN, Praha, 1978.
• J. Celý: Kvazičástice v pevných látkách, SNTL, Praha 1977.
• E. Schmidt a kol.: Optické vlastnosti pevných látek, SPN, Praha, 1986.
• Ľ. Hrivnák a kol.: Teória tuhých látok, Veda, Bratislava, 1985.
• L. Dvořák: Úvod do fyziky kondenzovaných látek, UP, Olomouc, 1985.
• A.I. Anselm: Úvod do teorie polovodičů, Academia, Praha, 1967.
• E. Majerníková: Fyzika pevných látek, UP, Olomouc, 1999.
• H. Haken: Kvantovopoľová teória tuhých látok, Alfa, Bratislava, 1987.
• B.A. Saleh a M.C. Teich: Základy fotoniky, svazek 3, Matfyzpress, Praha, 1995.