1) Základní pojmy krystalografie, krystal, mřížka, struktura. Symetrie krystalových struktur, prostorové grupy symetrie. 2) Rentgenové záření, jeho difrakce na krystalu, geometrická podmínka difrakce, intenzita difrakce. Analýza difraktogramu. 3) Kohezní síly v tuhé látce a typy vazeb v pevných látkách. Souvislosti mezi vlastnostmi látek a dominantním typem vazby. Kovy, polovodiče, izolanty - nástin vzniku pásové struktury při kondenzaci atomů. Kmity mřížky, vlnová rovnice, Einsteinovo a Debyeovo přiblížení měrného tepla mřížky - fitování a analýza. 4) Tepelné vlny, pojem fonon, disperze, grupová rychlost, tepelná vodivost, N- a U- procesy - Debyeovo přiblížení tepelné. Projevy anharmonicity. 5) Kovy, transportní veličiny v přiblížení pomocí relaxačního času. Drudeův model, elektronový plyn - měrné teplo elektronů vs. Hallův jev. Sommerfeldův model, Fermiho mez, hustota stavů, Fermiho integrál. 6) Přímá vs. reciproká mřížka. Částice v periodickém potenciálu - Schroedingerova rovnice. Model téměř volných elektronů x model těsné vazby, Blochův teorém - elektron jako vlna, rozptyl volných elektronů v Blochově přiblížení. 7) Brilouinova zóna, parametrizace pohybu elektronu v pásu - vlnový vektor, efektivní hmotnost a grupová rychlost elektronů. Statistika volných nositelů proudu v podmínkách slabé degenerace, hustota stavu, koncentrace volných nositelů proudu, Fermiho mez. 8) Mřížkové poruchy, Schotkyho a Frenkelova porucha, substituční a antistrukturní poruchy. Rozbor transportních vlastností pevných látek, elektrická vodivost, n-typ a p-typ vodivosti. Dopování, vlastní a příměsová vodivost, Hallův jev pro více typů nositelů, pohyblivost. Pauliho paramegnetismus, Landauovy hladiny - cyklotronová rezonance, Šubnikov-de Haasův jev. 9) Úvod do magnetických vlastností pevných látek. Magnetiské veličiny (magnetický moment, intenzita, indukce, magnetizace, susceptibilita) a jejich souvislosti. Izolované magnetické momenty, diamagnetismus, paramagnetismus, Brillouinova funkce. Krystalové pole, zamrzání orbitálního příspěvku, Jahn-Tellerův jev. 10) Přímá a nepřímá interakce magnetických momentů - výměnné interakce - FM/AFM). Kolosální a gigantická magnetorezistence - využití. Demagnetizační energie - tvrdé a měkké feromagnety. 11) Aplikace polovodičů, p-n přechod, dioda, tranzistor, úvod do fotovoltaiky, úvod do termoelektřiny. 12) + 13) Vybrané koncepce popisu světla, jejich význam a použití. Elektromagnetická vlna (intenzita, polarizace, koherence) x částicový charakter záření (energie, hybnost, moment hybnosti fotonu) a vztah mezi nimi. Výběrová pravidla. Optické vlastnosti pevných látek (lineární a nelineární optika - vymezení), komplexní index lomu, komplexní symbolika v optice, vztah mezi extinkčním a absorpčním koeficientem, index lomu a elektrická permitivita, model harmonického oscilátoru a vynucených kmitů (Lorentz, Drude), Kramers-Kronigovy relace. Interakce fotonu s částicemi v PL (elektron, fonon), sdružená hustota stavů, výpočet absorpčního koeficientu, výběrová pravidla (povolené, zakázané, přímé a nepřímé přechody). Typy optických interakcí v širokém spektrálním oboru a jejich interpretace ve vlnové a částicové koncepci (dielektrika, polovodiče, kovy). Elektromagnetická vlna na jednoduchém rozhraní. Odraz a lom - Fresnelovy rovnice, odrazivost, plazmová hrana. Metody určování optických konstant, spektrofotometrie a elipsometrie.
|
-
Elektronická verze přednášek předmětu. / Electronic version of lectures.
-
Blundel, S. Magnetism in Condensed Matter, Oxford, Oxford University Press. 2001.
-
Fox M. Optical Properties of Solids, Oxford, Oxford University Press. 2001.
-
Kittel, Ch., Mceuen, P. Introduction to solid state physics, Wiley. 2019.
-
Mistrik, Kasap, Ruda, Koughia, Singh. Optical Properties of Electronic Materials: Fundamentals and Characterization in Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials 2nd edtition (ed. S. Kasap), Springer International Publishing AG. 2017.
-
Singleton, J. Band Theory and Electronic Properties of Solids, Oxford, Oxford University Press. 2001.
|