FYS3410 ¨C Kondenserte fasers fysikk

Beskrivelse av emnet

• Kort om emnet
• Hva l?rer du?
• Opptak og adgangsregulering
• Forkunnskaper

• Undervisning
• Eksamen
• Evaluering av emnet

Kort om emnet

Emnet vil ta for seg f?lgende:

• Periodiske strukturer, forst?else av diffraksjonseksperiment og resiproke rom.
• Feilstrukturer i reelle krystaller: diffusjon, punktdefekter, dislokasjoner.
• Gittersvingninger: varmekapasitet og termisk ledningsevne
• Fri Fermi elektron gass: tilstandstetthet, Ferminiv? og elektrisk ledningsevne.
• Elektroner i periodisk potensial: energib?ndteori, klassifisering i metaller, halvledere og isolatorer.
• Halvledere: b?ndgapet, effektive masser, ladningsb?rerfordelinger, doping, p-n overganger.
• Metaller: Fermiflater, temperaturavhengighet til elektrisk ledningsevne.

Hva l?rer du?

Kunnskapsm?l:

Studentene f?r en innf?ring i kondenserte fasers fysikk p? bredt grunnlag. Emnet skal gi basiskunnskaper, men det skal ogs? tjene som en orientering om aktuelle problemstillinger innenfor fagfeltet kondenserte fasers fysikk/materialvitenskap som gir grunnlag for valg av masteroppgave.

Ferdighetsm?l:

Studentene skal demonstrere forst?else over virkningen av det periodiske potensialet i faste stoffer og skal v?re i stand til ? beskrive basale fenomener ¨C r?ntgendiffraksjon, dispersjonsrelasjon, elektrontilstandstetthet og energib?ndkonsept ¨C i krystaller ved hjelp av klassiske/kvantiserte lover/approksimasjoner. Med dette menes:

• resiproke gittervektorer skal kunne regnes ut for typiske h?vsymmetriske krystaller og forbindelse mellom Miller indeksene (hkl) og avstanden mellom gitterplan skal v?re forst?tt.
• 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 p? atom?rt niv?.
• dispersjonsrelasjonen for en- og diatomiske line?re gitter skal kunne utledes og meningen med optiske og akustiske fonongrener skal kunne forklares ¨C spesielt i origo og n?rheten av den f?rste 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 Ferminiv? og Fermikula skal kunne forklares.
• temperaturavhengighet til elektrisk ledningsevne skal kunne forklares med hensyn p? Fermi elektrongassteori.
• energib?ndstruktur skal kunne forklares med hensyn p? virkningen det periodiske potensialet og illustreres ved hjelp av Kronig-Penny modellen.
• b?ndstruktur i laveste ordens tiln?rmelse ¨C null potensial ¨C skal kunne visualiseres i den f?rste Brillouin sonen i en enkel kubisk krystall.
• beregningen av b?ndstruktur i f?rste ordens tiln?rmelse i n?rheten av Brillouin sonens grenser og b?ndgap skal v?re forst?tt.
• klassifisering i metaller, halvledere og isolatorer forankret i b?ndstruktur.
• effektiv masse kan introduseres og meningen av verdiene i n?rheten av Brillouin sonens grenser skal kunne forklares.
• ladningsb?rerfordelninger 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 m? hvert semester s?ke og f? plass p? undervisningen og melde seg til eksamen i Studentweb.

Dersom du ikke allerede har studieplass ved UiO, kan du s?ke opptak til v?re studieprogrammer, eller s?ke om ? bli enkeltemnestudent.

Forkunnskaper

Obligatoriske forkunnskaper

I tillegg til generell studiekompetanse eller realkompetanse m? du dekke spesielle opptakskrav.

Du m? ha:

• Matematikk R1 (eller Matematikk S1 og S2) + R2

Og en av disse:

• Fysikk (1+2)
• Kjemi (1+2)
• Biologi (1+2)
• Informasjonsteknologi (1+2)
• Geofag (1+2)
• Teknologi og forskningsl?re (1+2)

De spesielle opptakskravene kan ogs? dekkes med fag fra videreg?ende oppl?ring f?r Kunnskapsl?ftet, eller p? andre m?ter.

Anbefalte forkunnskaper

• FYS-MEK1110 ¨C Mekanikk (nedlagt)
• FYS1120 ¨C Elektromagnetisme
• FYS2130 ¨C Svingninger og b?lger
• FYS2140 ¨C Kvantefysikk
• FYS2160 ¨C Termodynamikk og statistisk fysikk

Undervisning

Emnet g?r gjennom hele semesteret med 3-4 timer forelesning og 2 timer gruppeundervisning hver uke. I emnet inng?r obligatoriske oppgaver.

Eksamen

Det inng?r 4 obligatoriske ukeoppgaver som hver teller 10% av sluttkarakteren. I tillegg en avsluttende muntlig eksamen.

Karakterskala

Emnet bruker karakterskala fra A til F, der A er beste karakter og F er stryk. Les mer om karakterskalaen.

Begrunnelse og klage

• Begrunnelse og klage

Adgang til ny eller utsatt eksamen

Studenter som dokumenterer gyldig frav?r fra ordin?r eksamen, kan ta utsatt eksamen i starten av neste semester.

Det tilbys ikke ny eksamen til studenter som har trukket seg under ordin?r eksamen, eller som ikke har best?tt.

Tilrettelagt eksamen

S?knadskjema, krav og frist for tilrettelagt eksamen.

Evaluering av emnet

Vi gjennomf?rer fortl?pende evaluering av emnet, og med jevne mellomrom ber vi studentene delta i en mer omfattende evaluering.