Fizyka ciała stałego 0800-FCST

W trakcie wykładu omawiane są następujące zagadnienia:
1) Podstawowe wiadomości o kryształach (najważniejsze pojęcia; wektory translacji; komórki elementarne; sieci Bravais’go; komórki umowne; systematyka; wskaźniki orientacji i kierunku; przegląd wybranych struktur krystalicznych);
2) Sieć odwrotna (dyfrakcja promieniowania X na kryształach; warunek Bragga; wektory sieci odwrotnej; prawo Bragga; równania Lauego; konstrukcja Ewalda; strefa Brillouina; przykłady sieci odwrotnych; kwazikryształy);
3) Rodzaje wiązań krystalicznych (energia spójności i jej składniki; wiązania w kryształach: wiązanie jonowe, wiązanie van der Waalsa, wiązanie kowalencyjne, wiązanie metaliczne, wiązanie wodorowe; komercyjne wytwarzanie kryształów);
4) Drgania sieci krystalicznej (fonony; drgania sieci jednoatomowej; drgania sieci dwuatomowej; rozpraszanie na fononach; gęstość stanów: model Einsteina, model Debye’a; prawo Debye’a "T^3");
5) Gaz Fermiego elektronów swobodnych (jednowymiarowy gaz elektronowy: energia Fermiego, rozkład Fermiego-Diraca; trójwymiarowy gaz elektronowy: gęstość orbitali, pojemność cieplna; elektrony w polu elektrycznym i magnetycznym: prawo Ohma w postaci lokalnej, efekt Halla);
6) Struktura pasmowa ciał stałych (podstawowe typy struktury pasmowej; elektrony prawie swobodne; twierdzenie Blocha; model Kroniga-Penneya; przerwa energetyczna; równanie centralne; metody wyznaczania struktury pasmowej);
7) Półprzewodniki (podstawowe informacje; systematyka; masa efektywna; dziury; prawo działania mas; półprzewodniki samoistne; domieszkowanie; półmetale);
8) Zjawiska optyczne w kryształach (funkcja dielektryczna; kwazicząstki: plazmony, polarony, ekscytony; rozpraszanie Ramana; przegląd metod eksperymentalnych);
9) Nadprzewodnictwo (podstawowe własności nadprzewodników: temperatura krytyczna, efekt izotopowy, przerwa energetyczna, efekt Meissnera; nadprzewodniki I i II rodzaju; opis teoretyczny nadprzewodnictwa: teoria Londonów, teoria BCS; fullereny);
10) Własności magnetyczne ciał stałych (podatność magnetyczna; klasyfikacja ciał stałych ze względu na własności magnetyczne: diamagnetyki, paramagnetyki, magnetyki; fale spinowe; histereza magnetyczna);
11) Rezonans magnetyczny (podstawowe informacje; jądrowy rezonans magnetyczny: podstawy fizyczne, równania Blocha, przesunięcie metaliczne; inne przykłady rezonansu magnetycznego; masery i lasery);
12) Fizyka cienkich warstw (powierzchnia ciała krystalicznego; stany powierzchniowe; wybrane zagadnienia i zastosowania: tranzystory polowe, złącze p-n, efekt fotowoltaiczny, bariera Schottky’ego, heterozłącza, skaningowa mikroskopia tunelowa);
13) Podstawy spektroskopii ciała stałego (spektroskopia jako technika badawcza; luminescencja jonów ziem rzadkich i metali przejściowych w kryształach: podstawy fizyczne, diagram Dieke’a, emisje 4f^n → 4f^n i 4f^n-1 5d → 4f^n, diagramy Orgela i Tanabe-Sugano);
14) Zjawisko scyntylacji (podstawowe informacje; etapy procesu scyntylacji: konwersja energii, transfer energii, luminescencja; parametry i cechy scyntylatorów; zastosowania scyntylatorów; scyntylatory XXI wieku);
15) Defekty sieci krystalicznej (klasyfikacja defektów; defekty we fluorkach ziem alkalicznych; termoluminescencja: prosty model, analiza krzywych jarzenia, technika pomocnicza Tm-Tstop; model pułapkowy scyntylatora).