FYS3410 - Kondenserte fasers fysikk
Kort om emnet
Emnet vil ta for seg følgende:
• Periodiske strukturer, forståelse av diffraksjonseksperiment og resiproke rom.
• Feilstrukturer i reelle krystaller: diffusjon, punktdefekter, dislokasjoner.
• Gittersvingninger: varmekapasitet og termisk ledningsevne
• Fri Fermi elektron gass: tilstandstetthet, Ferminivå og elektrisk ledningsevne.
• Elektroner i periodisk potensial: energibåndteori, klassifisering i metaller, halvledere og isolatorer.
• Halvledere: båndgapet, effektive masser, ladningsbærerfordelinger, doping, p-n overganger.
• Metaller: Fermiflater, temperaturavhengighet til elektrisk ledningsevne.
Hva lærer du?
Kunnskapsmål:
Studentene får en innføring i kondenserte fasers fysikk på bredt grunnlag. Emnet skal gi basiskunnskaper, men det skal også tjene som en orientering om aktuelle problemstillinger innenfor fagfeltet kondenserte fasers fysikk/materialvitenskap som gir grunnlag for valg av masteroppgave.
Ferdighetsmål:
Studentene skal demonstrere forståelse over virkningen av det periodiske potensialet i faste stoffer og skal være i stand til å beskrive basale fenomener – røntgendiffraksjon, dispersjonsrelasjon, elektrontilstandstetthet og energibåndkonsept – i krystaller ved hjelp av klassiske/kvantiserte lover/approksimasjoner. Med dette menes:
• resiproke gittervektorer skal kunne regnes ut for typiske høvsymmetriske krystaller og forbindelse mellom Miller indeksene (hkl) og avstanden mellom gitterplan skal være forstått.
• Laue ligningen skal kunne utledes og meningen med Ewaldkonstruksjon samt Brillouin-soner kan forklares.
• likevektskonsentrasjon av punktdefekter (for eksempel vakanser) skal kunne regnes ut som funksjon av temperatur og trykk.
• diffusjonsfenomen skal kunne forklares på atomært nivå.
• dispersjonsrelasjonen for en- og diatomiske lineære gitter skal kunne utledes og meningen med optiske og akustiske fonongrener skal kunne forklares – spesielt i origo og nærheten av den første Brillouin-sonens grenser.
• frekvensfordelingen skal kunne utledes i 1- og 3-dimensjonale tilfeller.
• gitterbidraget til varmekapasiteten skal kunne regnes ut ved hjelp av Debye og Einstein approksimasjoner.
• temperaturavhengighet til termisk ledningsevne skal kunne forklares.
• Fermi-Dirac fordelingen skal kunne utledes.
• tilstandstetthet og varmekapasitet for Fermi elektron gass skal kunne utledes i 1- og 3- dimensjonale tilfeler samt begrepene Ferminivå og Fermikula skal kunne forklares.
• temperaturavhengighet til elektrisk ledningsevne skal kunne forklares med hensyn på Fermi elektrongassteori.
• energibåndstruktur skal kunne forklares med hensyn på virkningen det periodiske potensialet og illustreres ved hjelp av Kronig-Penny modellen.
• båndstruktur i laveste ordens tilnærmelse – null potensial – skal kunne visualiseres i den første Brillouin sonen i en enkel kubisk krystall.
• beregningen av båndstruktur i første ordens tilnærmelse i nærheten av Brillouin sonens grenser og båndgap skal være forstått.
• klassifisering i metaller, halvledere og isolatorer forankret i båndstruktur.
• effektiv masse kan introduseres og meningen av verdiene i nærheten av Brillouin sonens grenser skal kunne forklares.
• ladningsbærerfordelninger i intrinsiske og dopede halvledere skal kunne beregnes.
• hull og elektron profilene samt likerettingen i p-n overgang skal kunne forklares.
• begrenset, periodisk og utvidet soneframstilling skal kunne forklares.
• konstruksjon av Fermiflater skal kunne forklares.
Opptak og adgangsregulering
Studenter må hvert semester søke plass på undervisningen og melde seg til eksamen i StudentWeb.
Dersom du ikke allerede har studieplass ved UiO, kan du søke opptak til våre studieprogrammer, eller søke om å bli enkeltemnestudent.
Id eksisterer ikke i fellestekstenForkunnskaper
Obligatoriske forkunnskaper
I tillegg til generell studiekompetanse eller realkompetanse må du dekke spesielle opptakskrav:
En av disse:
- Matematikk R1
- Matematikk (S1+S2)
Og en av disse:
- Matematikk (R1+R2)
- Fysikk (1+2)
- Kjemi (1+2)
- Biologi (1+2)
- Informasjonsteknologi (1+2)
- Geofag (1+2)
- Teknologi og forskningslære (1+2)
De spesielle opptakskravene kan også dekkes med fag fra videregående opplæring før Kunnskapsløftet, eller på andre måter. Les mer om spesielle opptakskrav.
Anbefalte forkunnskaper
FYS-MEK1110 - Mekanikk, FYS1120 - Elektromagnetisme, FYS2130 - Svingninger og bølger, FYS2140 - Kvantefysikk og FYS2160 - Termodynamikk og statistisk fysikk.
Overlappende emner
10 studiepoengs overlapp mot FYS230, som blir undervist for siste gang høsten 2003.
Undervisning
Emnet går intensivt over 8 uker (uke 3 - 10) m/15 timer undervisning (forelesninger og gruppe) i odde uker og 2 timer undervisning (gruppe) i jevne uker. I emnet inngår obligatoriske oppgaver.
Adgang til undervisning
Id eksisterer ikke i fellestekstenEksamen
Det inngår 4 obligatoriske ukeoppgaver som hver teller 10% av sluttkarakteren. I tillegg en avsluttende muntlig eksamen (medio mars).
Hjelpemidler
Id eksisterer ikke i fellestekstenEksamensspråk
Id eksisterer ikke i fellestekstenKarakterskala
Emnet bruker karakterskala fra A til F, der A er beste karakter og F er stryk. Les mer om karakterskalaen.
Begrunnelse og klage
Du kan be om begrunnelse for eksamenskarakterene, og du kan klage over karakterfastsettingen eller over formelle feil ved eksamen. Les mer om begrunnelse og klage.
Adgang til ny eller utsatt eksamen
Du kan vanligvis ta eksamen på nytt, men tidspunktet er avhengig av om du hadde gyldig forfall til ordinær eksamen. Les mer om å ta eksamen på nytt.
Trekk fra eksamen
Id eksisterer ikke i fellestekstenTilrettelagt eksamen
En student som har en funksjonshemning og/eller kroniske eller akutte helseproblemer som fører til vesentlige ulemper i eksamenssituasjonen i forhold til andre studenter, kan søke om tilrettelegging ved eksamen. Mødre som ammer kan søke om tilleggstid på eksamen.
Evaluering av emnet
Tilbakemelding fra studentene våre er avgjørende for at vi skal kunne tilby best mulige emner og studieprogrammer. Vi gjennomfører fortløpende evaluering av dette emnet, og med jevne mellomrom ber vi studentene delta i en mer omfattende, periodisk evaluering av emnet.