Kod przedmiotu 07 53 2609 20
Liczba punktów ECTS 4
Nazwa przedmiotu w języku prowadzenia 
Podstawy fizyki ciała stałego
Nazwa przedmiotu w języku polskim Podstawy fizyki ciała stałego
Nazwa przedmiotu w języku angielskim 
Fundamentals of Solid State Physics
Język prowadzenia zajęć polski
Poziom studiów studia I stopnia
Kierownik przedmiotu dr inż. Marek Izdebski
Realizatorzy przedmiotu dr inż. Marek Izdebski
Formy zajęć i liczba godzin w semestrze
Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Inne Suma godzin w semestrze
Godziny kontaktowe 30 20 0 50
Czy e-learning Nie Nie Nie Nie Nie Nie
Kryteria oceny (waga) 0,60 0,40 0,00
Cel przedmiotu
  1. Celem wykładu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami fizyki ciała stałego: sieć krystaliczna, wiązania krystaliczne, drgania sieci krystalicznej, stany elektronowe w kryształach, właściwości półprzewodników i teoria wzrostu kryształów.
  2. Celem ćwiczeń jest rozwinięcie umiejętności rozwiązywania zadań i problemów na przykładzie wybranych zagadnień z zakresu: sieć krystaliczna, symetria kryształów, kryształy jonowe, drgania sieci krystalicznej i stany elektronowe w kryształach.
Efekty kształcenia 
  1. Student, który zaliczył przedmiot ma ogólną wiedzę o podstawowych pojęciach dotyczących sieci krystalicznej, defektach sieci, symetrii kryształów, sieci odwrotnej, typach wiązań krystalicznych, właściwościach półprzewodników samoistnych i domieszkowanych oraz termodynamicznych podstawach równowagi fazowej i krystalizacji (FFT1A_W02).
  2. Student, który zaliczył przedmiot zna i rozumie podstawowe prawa fizyki klasycznej i współczesnej będące podstawą do konstrukcji wybranych modeli drgań sieci krystalicznej, modeli stanów elektronowych w kryształach, modeli wzrostu kryształów oraz opisu efektu Halla (FFT1A_W08).
  3. Student, który zaliczył przedmiot potrafi analizować i rozwiązywać zadania w zakresie: sieć krystaliczna, sieć odwrotna, wpływ symetrii kryształu na właściwości opisane tensorami pierwszego i drugiego rzędu, kryształy jonowe, drgania sieci krystalicznej i stany elektronowe w kryształach (FFT1A_U05).
Metody weryfikacji efektów kształcenia 
efekty 1 i 2: kolokwium pisemne z zagadnień teoretycznych,
efekt 3: kolokwium pisemne z rozwiązywania zadań i problemów.
Wymagania wstępne 
Przed przystąpieniem do przedmiotu student powinien potrafić:
1. Stosować podstawowe definicje i prawa fizyki klasycznej.
2. Formułować podstawowe pojęcia, postulaty i równania mechaniki kwantowej.
Treści kształcenia z podziałem na formy 
WYKŁAD

1. Ciało stałe, sieć krystaliczna doskonała, symetrie kryształów, sieć odwrotna. kryształy rzeczywiste, defekty sieci krystalicznej.
2. Wiązania krystaliczne: wiązanie van der Waalsa, kryształy jonowe i stała Madelunga, kryształy kowalencyjne, wiązanie wodorowe, kryształy metaliczne i energia spójności.
3. Drgania sieci krystalicznej: monoatomowy łańcuch liniowy, dwuatomowy łańcuch liniowy, drgania sieci trójwymiarowej, model drgań normalnych, widmo drgań sieci, energia i ciepło właściwe kryształu (izolatora) - model Einsteina i model Debye'a, rozszerzalność cieplna i przewodnictwo cieplne ciał stałych.
4. Stany elektronowe w kryształach: model elektronów swobodnych, rozwinięcie Sommerfelda, elektronowe ciepło właściwe, model elektronów prawie swobodnych, elektron w potencjale okresowym - twierdzenie Blocha, model silnego wiązania, prędkość i masa efektywna elektronu, dziury elektronowe, gęstość stanów elektronowych.
5. Ogólne własności półprzewodników samoistnych i domieszkowanych: materiały półprzewodnikowe, struktura pasmowa, koncentracja nośników, poziom Fermiego, ruchliwość nośników i przewodnictwo elektryczne.
6. Zjawisko Halla w metalach i półprzewodnikach.
7. Termodynamiczne podstawy równowagi fazowej i krystalizacji - funkcje stanu, pierwsza zasada termodynamiki, odwracalność procesu i entropia, potencjał chemiczny, równanie Gibbsa-Duhema, potencjały termodynamiczne, równowaga transportu masy w układzie wieloskładnikowym.
8. Wybrane modele wzrostu kryształów: termodynamiczne modele Jacksona i Temkina granicy kryształ-faza macierzysta, kinematyczne modele blokowe jako podstawa komputerowych symulacji wzrostu kryształów metodą Monte Carlo.

ĆWICZENIA

Rozwiązywanie zadań i problemów związanych z wybranymi tematami wykładowymi: sieć krystaliczna, sieć odwrotna, wpływ symetrii kryształu na właściwości opisane tensorami pierwszego i drugiego rzędu, kryształy jonowe, drgania sieci krystalicznej i stany elektronowe w kryształach.
Literatura podstawowa 
  1.  W. Ashcroft, N. D. Mermin, "Fizyka ciała stałego", PWN, Warszawa 1986
  2.  Ch. Kittel, "Wstęp do fizyki ciała stałego", PWN Warszawa, 1999
  3.  A. Sukiennicki, A. Zagórski, "Fizyka ciała stałego", WNT, Warszawa 1984
  4.  H. Ibach, M. Lüth, "Fizyka ciała stałego", PWN, Warszawa 1996.
Literatura uzupełniająca 
  1.  A. van der Ziel, "Podstawy fizyczne elektroniki ciała stałego", PWN, Warszawa 1980.
  2.  G. Streetman, "Przyrządy półprzewodnikowe", WNT, Warszawa 1976.
Przeciętne obciążenie godzinowe studenta pracą własną 
58
Uwagi 
Brak uwag.
Aktualizacja 2019-09-25 19:13:03