ΦΥΣΙΚΗ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

Γενικού Υποβάθρου

Το μάθημα προσφέρεται και σε φοιτητές προγραμμάτων ανταλλαγής.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα μπορούν να: - Περιγράφουν τη δομή των στερεών υλικών, συμπεριλαμβανομένων των τύπων δεσμών, των βασικών κρυσταλλικών δομών και της έννοιας του αντίστροφου πλέγματος. - Αναλύουν τη δυναμική των ατόμων στους κρυστάλλους, εξηγούν την έννοια των φωνονίων, ερμηνεύουν τις καμπύλες διασποράς και την πυκνότητα καταστάσεων, και συνδέουν αυτές τις έννοιες με τις θερμικές ιδιότητες των στερεών, αξιοποιώντας τα μοντέλα Einstein και Debye. - Ερμηνεύουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων, εφαρμόζοντας το κλασικό μοντέλο Drude και κατανοώντας βασικά φαινόμενα μεταφοράς όπως η σκέδαση των φορέων και το φαινόμενο Hall. - Κατανοούν την κβαντομηχανική περιγραφή των ηλεκτρονίων στα στερεά, εξετάζοντας τη δημιουργία ενεργειακών ταινιών, την πυκνότητα καταστάσεων και τη θέση της ενέργειας Fermi. - Αναλύουν τις ηλεκτρονικές ιδιότητες των ημιαγωγών, τόσο ενδογενών όσο και εξωγενών, λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοκρασία, την ενεργό μάζα των φορέων και τους μηχανισμούς σκέδασης. - Περιγράφουν τις διηλεκτρικές και οπτικές ιδιότητες στερεών, εξηγώντας την αλληλεπίδραση φωτός με ηλεκτρόνια και φωνόνια μέσω μοντέλων όπως του Lorentz και του Drude.

- ΕΙΣΑΓΩΓΗ (ώρες: 4): Δεσμοί στα στερεά, κρυσταλλική δομή των στερεών, βασικές κρυσταλλικές δομές, προσδιορισμός κρυσταλλικής δομής, αντίστροφο πλέγμα. - ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΣΤΟΥΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΥΣ (ώρες: 8): Δυναμική των ατόμων σε μία διάσταση, μονοατομική και διατομική αλυσίδα, σχέσεις και καμπύλες διασποράς, φωνονική πυκνότητα καταστάσεων, κανονικοί τρόποι δόνησης και φωνόνια, δυναμική των ατόμων σε τρεις διαστάσεις, πειραματικές μέθοδοι προσδιορισμού σχέσεων διασποράς για τα φωνόνια. Ασκήσεις. - ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ (ώρες: 6): Ειδική θερμότητα-μοντέλο Einstein και Debye, αναρμονικά φαινόμενα και θερμική διαστολή, θερμική αγωγιμότητα του πλέγματος. Ασκήσεις. - ΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ-ΚΛΑΣΣΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (ώρες: 12) : Το κλασσικό μοντέλο Drude για την ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων, ο χρόνος αφηρέμησης και η μέση ελεύθερη διαδρομή, ηλεκτρική αγωγιμότητα και ευκινησία, Φαινόμενο Hall για τη μέτρηση της συγκέντρωσης και του τύπου των φορέων, τα σημαντικά κέντρα σκέδασης των ηλεκτρονίων και η επίδραση τους στην αγωγιμότητα και την ειδική αντίσταση (κανόνας Matthiessen), νόμος Wiedemann-Franz. Ασκήσεις. - ΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΈΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ-ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ (ώρες: 6) : Πρότυπο των Sommerfeld-Bethe και διαφορές του από τη προσέγγιση του σχεδόν ελεύθερου ηλεκτρονίου και τη προσέγγιση της ισχυρής σύζευξης, η σχέση διασποράς Ε(k) για ελεύθερο ηλεκτρόνιο και ηλεκτρόνιο σε περιοδικό και χρονικώς-ανεξάρτητο δυναμικό, υπολογισμός της πυκνότητας καταστάσεων, η ενέργεια Fermi, η ειδική θερμοχωρητικότητα των ηλεκτρονίων στα μέταλλα, δομή ταινιών επιλεγμένων μετάλλων. Ασκήσεις. - ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ (ώρες: 8) : Ημιαγωγοί άμεσου και έμμεσου χάσματος, προσμείξεις (δότες και αποδέκτες), εκφυλισμένος ημιαγωγός, η ενεργός μάζα των φορέων, επίδραση της θερμοκρασίας στο χάσμα και τη συγκέντρωση των φορέων, η θέση της Fermi στο χάσμα (μεταβολή με τη θερμοκρασία και τις ενεργούς μάζες των φορέων), συγκέντρωση φορέων σε ενδογενή ημιαγωγό και νόμος δράσης των μαζών, μεταβολή της συγκέντρωσης φορέων συναρτήσει της θερμοκρασίας σε ημιαγωγούς με προσμείξεις, σκέδαση φορέων σε ημιαγωγούς και μεταβολή της ευκινησίας συναρτήσει της θερμοκρασίας, δομή ταινιών επιλεγμένων ημιαγωγών. Άμορφοι ημιαγωγοί. Ασκήσεις. - ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΤΕΡΕΩΝ (ώρες: 8): Εισαγωγικές έννοιες αλληλεπίδρασης φωτός και ύλης, δείκτης διάθλασης και διηλεκτρική συνάρτηση, οπτικές ιδιότητες υλικών διαφόρων τύπων, κλασσική θεώρηση της αλληλεπίδρασης φωτός-στερεού (μοντέλο Lorentz), πολλαπλοί συντονισμοί, η έννοια του τοπικού πεδίου σε διηλεκτρικά. Αλληλεπίδραση του φωτός με ελεύθερα ηλεκτρόνια στα μέταλλα (μοντέλο Drude). Αλληλεπίδραση φωτεινής ακτινοβολίας με φωνόνια στην περιοχή του υπερύθρου, σχέση LST και ταινία Reststrahlen, πολαριτόνια, άλλα φαινόμενα σε διηλεκτρικά (επίδραση προσμίξεων, πιεζοηλεκτρισμός, διηλεκτρική κατάρρευση). Ασκήσεις.

Κρυσταλλική δομή, αντίστροφο πλέγμα, φωνόνια, δυναμική πλέγματος, θερμικές ιδιότητες στερεών, ειδική θερμότητα και θερμική αγωγιμότητα στερεών, ηλεκτρική αγωγιμότητα κρυσταλλικών στερεών, ενέργεια Fermi, πυκνότητα καταστάσεων ηλεκτρονικών και φωνονικών καταστάσεων, ημιαγωγοί, φαινόμενο Hall, ηλεκτρονική δομή στερεών, διηλεκτρική συνάρτηση, οπτικές ιδιότητες υλικών

23-07-2025