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 - 2023"
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. 5.
Szilárd testek, kristályok
Videofelvétel
szept. 19.
Kristályok szimmetriái
Videófelvétel
szept. 26.
Szerkezetmeghatározás
Videófelvétel
okt. 3.
Szóráskísérletek (Irodalom: Röntgen holográfia, Kompakt neutron forrás)
Videofelvétel
okt. 10.
Rácsrezgések
Videófelvétel
okt. 17.
Fononok
Videófelvétel
okt. 24.
Szilárd testek fajhője
Videófelvétel
okt. 31.
Szabad elektronok kvantummechanikája
Videofelvételek:
1. A klasszikus leírás hibái, 2. Sommerfeld-modell, 3. Fermi-Dirac statisztika, 4. Vezetési elekronok gerjesztése
nov. 7.
Kvázi szabad elektron közelítés
Videofelvételek:
1. Periodikus potenciál, 2. A Sch-egyenlet megoldása, 3. Perturbációszámítás, 4. Sávszerkezet
nov. 14.
Szoros kötésű közelítés
Videofelvételek:
1. Vezetési és törzselektronok, 2. Atomi hullámfüggvények lineáris kombinációja, 3. Szoros kötésű számolás, 4. Sávszerkezet
nov. 21.
Fémek, félvezetők
Videofelvételek:
1. Sávok betöltése, 2. Teljesen betöltött sáv, 3. Félvezető anyagok, 4. Sávszabászat
nov. 28.
Elektronok terjedése kristályokban
dec. 5.
Ferromágneses fémek sávszerkezete (spintronika)
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.
Irodalom
-
Steven H. Simon: The Oxford Solid State Basics
-
Sólyom Jenő: A modern szilárdtestfizika alapjai I-II (második kiadás), Eötvös Kiadó, Budapest (2009)