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Fisica dello Stato Solido

(Laurea Triennale in Scienza dei Materiali, a.a. 2019-20)

COD. SC07103098: 3° anno, 1° semestre (LT ord. 270) 8 CFU - 68 ore

Struttura del Corso

Prerequisiti: Fisica Quantistica, Struttura dei Solidi.

Obiettivi formativi: Il corso si pone l'obiettivo di applicare i metodi della meccanica quantistica alla descrizione delle principali proprietà elettriche, termiche ed ottiche dei materiali solidi, ponendo le basi per lo studio di specifiche classi di materiali impiegati in dispositivi ad alta tecnologia.

Metodi didattici: Lezioni frontali.

Descrizione verifica profitto: Esame scritto

Testi di riferimento:

  • N. Ashcroft and D. Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing 1976
  • H. Ibach and H Lüth, Solid-State Physics, 4 Edizione, Springer, 2009
  • C. Kittel, Introduzione alla Fisica dello Stato Solido, CEA Edizioni, 2008

Materiale didattico e info: pagina moodle del corso

Orario delle Lezioni

Lezioni: Le lezioni si terranno presso Dipartimento di Fisica e Astronomia, Edificio Paolotti, ingresso da via Paolotti, con il seguente orario:

Giorno Orario Aula Dipartimento
MER 11.30 - 13.15 Aula P2C DFA - Paolotti
GIO 11.30 - 13.15 Aula P2C DFA - Paolotti
VEN 11.30 - 13.15 Aula P2C DFA - Paolotti

 

Ricevimento

E' possibile fissare un colloquio col Docente previo appuntamento via e-mail (giovanni.mattei@unipd.it).

Programma

  • La struttura cristallina dei solidi: il reticolo diretto e il reticolo reciproco.
  • Diffrazione delle onde da parte di un cristallo.
  • Elementi di dinamica reticolare: la teoria classica del cristallo armonico; il calore specifico ad alte temperature: la legge di Dulong-Petit; i modi normali di una catena lineare monoatomica e biatomica; teoria quantistica elementare del cristallo armonico: i fononi; la distribuzione di fononi all'equilibrio termico; il concetto di densità degli stati; i modelli di Einstein e di Debye per il calore specifico dei solidi monoatomici.
  • La conducibilita' termica negli isolanti.
  • Il gas di elettroni: La sfera di Fermi; energia totale e pressione di un gas di elettroni a T=0; la capacita' termica di un gas di elettroni.
  • La conducibilita' elettrica dei metalli nel modello di Drude; la conducibilita' termica dei metalli; la legge di Wiedemann-Franz; l'effetto Hall nei metalli: inadeguatezza del modello di Drude; l'interazione elettrone-elettrone: effetti di schermo e principio di Pauli; la funzione dielettrica del gas di elettroni (cenni).
  • Proprietà ottiche del gas di elettroni: plasmoni
  • Stati elettronici in un potenziale periodico: il teorema di Bloch; l'approssimazione di elettrone quasi-libero; il modello a elettroni fortemente legati; numero di stati elettronici possibili in una banda: metalli, semimetalli/semiconduttori ed isolanti; la massa efficace; le "buche" e loro proprieta'.
  • Proprieta' di trasporto nei solidi: equazione di Boltzmann; la conducibilita' elettrica nei metalli; fenomeni termoelettrici.
  • Semiconduttori: concentrazione di elettroni e buche nei semiconduttori intrinseci; livelli di impurezza; eccitoni.

Appelli di Esame

Il compito di esame consiste in una domanda aperta e un esercizio numerico di applicazione. Al seguente link il testo di un esame tipico.

Per l'iscrizione agli appelli utilizzare UNIWEB.

Risultati: i risultati delle prove saranno pubblicati su UNIWEB.

News - a.a. 2019-20

teatro La Prima Zona di Brillouin per il reticolo f.c.c.