ΦΥΣΙΚΗ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

Γενικού Υποβάθρου

Το μάθημα προσφέρεται και σε φοιτητές προγραμμάτων ανταλλαγής.

Στο πλαίσιο του μαθήματος "Φυσική Στερεάς Κατάστασης" οι φοιτητές/τριες αναμένεται: 1. Να εξοικειωθούν με τα διαφορετικά είδη των δεσμών και τη δομή των στερεών και να κατανοήσουν τις επιπτώσεις τους στις φυσικές και ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών 2. Να κατανοήσουν τη θεωρία των δονήσεων του πλέγματος, τις θερμικές και τις οπτικές ιδιότητες των στερεών 3. Να κατανοήσουν τις βασικές θεωρίες που περιγράφουν τις ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών, την κίνηση των φορέων και τα φαινόμενα μεταφοράς 4. Να εξοικειωθούν με τη θεωρία, τις ιδιότητες και τις εφαρμογές των ημιαγωγών 5. Να συνδέσουν τη θεωρία με την ερευνητική πρακτική μέσα από παραδείγματα της διεθνούς βιβλιογραφίας

Ενότητα 1 (ώρες: 4): Η έννοια του χημικού δεσμού στα Στερεά, Περιοδικός πίνακας, Ομοιοπολικός- ετε-ροπολικός-Ιονικός δεσμός. Δεσμός Η και van der Waals. Ενότητα 2 (ώρες: 4 ) Δυναμική των ατόμων σε κρυσταλλικά υλικά 1: Κρυσταλλικό Δυναμικό, εξίσωση κινήσεως, μονοατομική και διατομική γραμμική αλυσίδα. Ενότητα 3 (ώρες 4): Δυναμική των ατόμων σε κρυσταλλικά υλικά 2: Σκέδαση από χρονικά μεταβαλλόμενες δομές, φασματοσκοπία φωνονίων, ελαστικές ιδιότητες κρυστάλλων. Πειραματικές διατάξεις. Φασματοσκοπία Raman. . Ασκήσεις Ενότητα 4 (ώρες: 4): Θερμικές Ιδιότητες 1: Πυκνότητα καταστάσεων, θερμική ενέργεια αρμονικών ταλα-ντωτών, ειδική θερμότητα. Ενότητα 5α (ώρες 2 ): Θερμικές Ιδιότητες 2: Αναρμονικότητα, θερμική διαστολή, αγωγιμότητα λόγω φω-νονίων. Ενότητα 5β(ώρες 2 ): Ελεύθερο ηλεκτρόνιο 1: Ελεύθερο ηλεκτρόνιο σε φρέαρ δυναμικού, αέριο Fermi σε Τ=0, Ενότητα 6 (ώρες: 4): Ελεύθερο ηλεκτρόνιο 2: Στατιστική Fermi, ηλεκτρονική ειδική θερμότητα στα μέ-ταλλα, ηλεκτροστατική θωράκιση σε αέριο Fermi – Μετάβαση Mott, θερμιονική εκ-πομπή σε Μέταλλα. Ασκήσεις Ενότητα 7 (ώρες: 4 ): Ηλεκτρονική δομή Στερεών 1: Ιδιότητες συμμετρίας, Θεώρημα Bloch, σχεδόν ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Ασκήσεις Ενότητα 8α(ώρες: 2 ): Ηλεκτρονική δομή Στερεών 2: Ισχυρά συνδεδεμένο ηλεκτρόνιο, παραδείγματα ηλεκτρονικών δομών, πυκνότητα καταστάσεων σε κρυσταλλικά και άμορφα υλικά. (Φασματοσκοπία φωτο-εκπομπής) Ενότητα 8β(ώρες: 2 ): Κίνηση ηλεκτρονίων και φαινόμενα μεταφοράς 1: Κίνηση ηλεκτρονίου στις ταινίες και ενεργός μάζα, έννοια οπής, σκέδαση ηλεκτρονίων. Ασκήσεις Ενότητα 9α (ώρες: 4): Κίνηση ηλεκτρονίων και φαινόμενα μεταφοράς 2: Εξίσωση Boltzmann και χρόνος ηρέμησης, ηλεκτρική αγωγιμότητα μετάλλων, θερμοηλεκτρικό φαινόμενο, ηλεκτρική αγωγιμότητα εντοπισμένων ηλεκτρονίων. Ασκήσεις Ενότητα 10 (ώρες: 4): Οπτικές ιδιότητες Υλικών 1: Διηλεκτρική συνάρτηση, απορρόφηση της ΗΜ-ακτινοβολίας, διηλεκτρική συνάρτηση αρμονικού ταλαντωτού, εγκάρσιοι και διαμήκεις τρόποι, επιφανειακά κύματα σε διηλεκτρικά. Ασκήσεις Ενότητα 11(4 ώρες): Οπτικές ιδιότητες Υλικών 2: Τοπικό πεδίο, πολωσιμότητα, ελεύθερο ηλεκτρόνιο, διαταινιακές μεταπτώσεις, εξιτόνια, διηλεκτρικές απώλειες. Πειραματικές διατάξεις: Φασματοσκοπία με φωτόνια και ηλεκτρόνια. Φασματοσκοπία υπερύθρου. Ασκήσεις Ενότητα 12 (ώρες: 4): Ημιαγωγοί 1: Ηλεκτρονική δομή βασικών ημιαγωγών, πυκνότητα φορέων σε ενδο-γενείς ημιαγωγούς, προσμείξεις. Ασκήσεις Ενότητα 13 (ώρες: 4): Ημιαγωγοί 2: Αγωγιμότητα ημιαγωγών, μηχανισμοί σκέδασης στους ημιαγωγούς ετεροδομές ημιαγωγών και υπερδομές, Πειραματικές διατάξεις: Φαινόμενο Hall, κβαντικό φαινόμενο Hall, συντονισμός cyclotron, στοιχεία επιταξίας ημιαγωγών.

Στερεά, Μονοατομική αλυσίδα, Ταλαντώσεις πλέγματος, φωνόνιο, Ηλεκτρονική δομή, ελεύθερο ηλεκτρόνιο, θεωρημα Bloch, Εξίσωση Boltzmann, επιφανειακά κύματα, Οπτικές ιδιότητες Υλικών, Ημιαγωγοί, ετεροδομές, κβαντικό φαινόμενο Hall

07-11-2020