Előadó: Mihály György, egyetemi tanár
Nyelv: magyar
Félév végi osztályzat: írásbeli/szóbeli vizsga.

 

Kedd, 12:15-14:00, F213 terem

 

A kurzus Teams csoportja: "Szilárdtestfizika alapjai - 2022"

 

Az előadások pdf kivonata letölthető az előadás címére kattintva. A kivonatok tartalmazzák az összes lényeges formulát és a fontos ábrákat, a nehezebb részeknél pedig szöveges magyarázatok is találhatók. A vizsgára való felkészülést segítik a videófelvételek, amelyek (a Teams csoport tagjainak) elérhetők az előadás címe alatti Microsoft Stream linken.
 

 

Előadások

 

szept. 6.

Szilárd testek, kristályok

Videofelvétel

 

szept. 13.

Kristályok szimmetriái

Videófelvétel

 

szept. 20.

Szerkezetmeghatározás 

Videófelvétel

 

szept. 27.

Szóráskísérletek (Irodalom: Röntgen holográfia, Kompakt neutron forrás)

Videofelvétel

 

okt. 4.

Rácsrezgések

Videófelvétel

 

okt. 11.

Fononok

Videófelvétel

 

okt. 18.

Szilárd testek fajhője

Videófelvétel

 

okt. 25.

Szabad elektronok kvantummechanikája

Videofelvételek:

1. A klasszikus leírás hibái, 2. Sommerfeld-modell, 3. Fermi-Dirac statisztika, 4. Vezetési elekronok gerjesztése

 

nov. 8.

Kvázi szabad elektron közelítés

Videofelvételek:

1. Periodikus potenciál, 2. A Sch-egyenlet megoldása, 3. Perturbációszámítás, 4. Sávszerkezet

 

nov. 15.

Szoros kötésű közelítés

Videofelvételek:

1. Vezetési és törzselektronok, 2. Atomi hullámfüggvények lineáris kombinációja, 3. Szoros kötésű számolás, 4. Sávszerkezet

 

nov. 22.

Fémek, félvezetők

Videofelvételek:

1. Sávok betöltése, 2. Teljesen betöltött sáv, 3. Félvezető anyagok, 4. Sávszabászat

 

nov. 29.

Elektronok terjedése kristályokban

Videofelvételek:

1. Makroszkopikus transzport, 2. Hullámcsomag, 3.Ballisztikus elektronok, 4. Mezoszkopikus transzport

 

dec. 6.

Ferromágneses fémek sávszerkezete (spintronika)

Videofelvételek:

1. Ferromágnesség sáv modellje, 2. Spin-szelep, 3. Spin-szelep alkalmazások, 3. Spin Hall effektus

 

 

 

Tematika

 

Kristálytan - Szerkezetvizsgálat

Kristály: elemi cella, Wigner-Seitz cella; kristály-síkok, Miller-index; reciprok rács, Brillouin-zóna. Kvázikristályok, amorf anyagok (fémüvegek).

Kristályrendszerek; Bravais-rácsok; pontcsoportok és tércsoportok. Szimmetriák szerepe a szilárdtestfizikában.

Diffrakció elmélete: Bragg-feltétel; Laue féle leírás; szerkezeti tényező és atomi alaktényző. Röntgen-, elektron- és neutron-diffrakció; szinkrotron-sugárzás, elektronmikroszkóp, spallációs források.

 

Rácsrezgések - fononok

Klasszikus leírás: csatolt harmonikus oszcillátorok rezgései (Dinamikus mátrix sajátérték-egyenlete); diszperziós reláció; állapotsűrűség.

Kvantummechanikai leírás: Fonon-energia és impulzus; Bose-Einstein statisztika; a fonongáz fajhője.

A diszperziós reláció kisérleti meghatározása: megmaradási tételek részecske-fonon, ill. foton-fonon kölcsönhatáskor; rugalmatlan neutron-szórás.

 

Elektronok

Szabad elektrongáz kvantummechanikai leírása. Fermi-Dirac statisztika; Sommerfeld-sorfejtés; fajhő, mágneses szuszceptibilitás.

Elektronok periodikus potenciálban. Bloch-tétel; diszperziós reláció perturbációs számolása. Sávszerkezet.

Szoros-kötésű közelítés. Félvezető anyagok. Sávszabászat.

Elektronok terjedése kristályokban. Spin-polarizált elektronállapotok ferromágneses fémekben.

 

Vizsgára történő felkészülés

A felkészüléshez célszerű először az előadások magyarázó szöveggel ellátott pdf kivonatát elolvasni, különös tekintettel a TÉTELEK-ben szereplő címszavakra. A nehezebb részek megértését segítheti egy-egy előadás videófelvételébe történő belehallgatás. Az ajánlott irodalom közül a Simon könyv nem mindent fed le, míg a Sólyom könyv részletes (és a leadott anyagon túlmutató) leírásokat tartalmaz. 

 

TÉTELEK

 

Vizsgaidőpontok és helyszínek

• december 19 (hétfő) 8:00-10:00  QAF15
• január 10 (kedd)  10:00-12:00     QBF08
• január 17 (kedd)  10:00-12:00     QBF08
• január 24 (kedd)    8:00-10:00     QBF08

Irodalom

1. Steven H. Simon: The Oxford Solid State Basics
2. Sólyom Jenő: A modern szilárdtestfizika alapjai I-II (második kiadás), Eötvös Kiadó, Budapest (2009)