Classe 25: Corso di Laurea in Fisica
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 Corsi di insegnamento: Introduzione alla Fisica dello Stato Solido Logout
 

Introduzione alla Fisica dello Stato Solido

 

Anno accademico 2010/2011

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Codice del corso 14714
Docente Prof. Luciano Tarricone (Titolare del corso)
Anno 3░ anno
Corso di studi Fisica
Tipologia Caratterizzante
Crediti/Valenza 4
SSD FIS/03 - fisica della materia
Erogazione Tradizionale
Lingua Italiano
Frequenza Obbligatoria
Valutazione Orale
Periodo didattico Primo semestre
Storico Anni precedenti
 

Obiettivi formativi del corso

Lo scopo principale del corso è quello di introdurre i concetti di base necessari per la descrizione delle proprietà fisiche dei solidi cristallini

 

Note

Propedeuticità: Meccanica Quantistica (i punti 4 e 5  del programma presuppongono un minimo di familiarità col formalismo dell’equazione di Schrodinger). Il corso può essere seguito contemporaneamente a quello di Introduzione alla Fisica della Materia

 

Programma

 

INTRODUZIONE ALLA FISICA DELLO STATO SOLIDO :

 Docente : Luciano Tarricone   

0.INTRODUZIONE (2 Lezioni):  Lo stato solido. origini e classificazione dei solidi

1.STRUTTURE PERIODICHE (4 Lezioni) . Struttura cristallina. Reticolo spaziale e unità base. Reticolo reciproco e sue proprietà. .  

2. ANALISI DELLE STRUTTURE CRISTALLINE (9 Lezioni) : Onde e particelle.
I raggi-X. cenni storici e fisica dei raggi-X. Teoria della diffusione elastica dei raggi-X: condizioni geometriche  (legge di Bragg, sfera di Ewald). Determinazione dell'unità di base e dell'intensità diffratta. Fattore di forma e di scattering atomico. Esempi di soluzione di strutture. Rassegna delle metodologie fondamentali ed applicazioni della diffrattometria-X. 

3.VIBRAZIONI RETICOLARI  (7 Lezioni). Onde elastiche nei mezzi continui. Approssimazione armonica. Vibrazioni della catena lineare a base semplice e composta. Vibrazioni di un reticolo tridimensionale (cenni). Il concetto di fonone. Diffusione anelastica dei neutroni, della luce e dei raggi X. Calore specifico vibrazionale. 

4.STATI ELETTRONICI  (6 Lezioni) . Approssimazione ad un solo elettrone e potenziale periodico.    Onde di  Bloch e loro proprietà. Struttura a bande e rappresentazione delle leggi di dispersione.  Condizioni al contorno,  densità degli stati elettronici e  funzione di occupazione.  Il caso limite  dell'elettrone libero. Principale effetto del potenziale periodico : diffrazione  alla Bragg ed apertura di gap proibite. Classificazione dei  solidi : metalli e non metalli (isolanti e semiconduttori). Il problema della  determinazione della struttura a bande di un solido da un punto di vista  empirico (cenni). Esempi di strutture a bande. 

5. DINAMICA DI ELETTRONI E LACUNE (6 Lezioni) . Risposta dinamica di un elettrone ad una "forza esterna". Approccio semiclassico : Velocità di gruppo ed evoluzione temporale dello pseudo-momento cinetico. Il concetto di massa efficace. Il concetto di lacuna. L'oscillatore di Bloch ed il ruolo delle collisioni. Alcune proprietà generali di un gas di portatori di carica. Conducibilità e mobilità  dei portatori di carica. Effetto Hall. Semiconduttori , cenni introduttivi a proprietà e dispositivi.

                   Calendario previsto per le lezioni dell'A.A. 2010/11:

  • L.1/2-15 /10: Introduzione: lo stato cristallino, origine e classificazione.
  • L.3/4-22/10: La struttura cristallina. reticolo mpaziale e unità di base.
  • L.5/6 -29/10: La struttura cristallina, reticolo reciproco , esempi.
  • L.7/8 -05/11: Lo spettro e.m., interazione con la materia.Onda-particella, diffrazione da un n reticolo cristallino. I raggi-X, fisica e diffrazione dei raggi-X, la legge di Bragg
  • L.9/10-12/11:  Teoria della diffrazione
  • L.11/12 -19/11: Geometria della diffrazione e determinazione del reticolo spaziale.
  • L.13-25/11: Intensità dei raggi diffratti, determinazione dell'unità di base- 
  • L.14/15-26/11: Esempi applicstivi  a reticoli  BCC e FCC -
  • L.16-02/12: Introduzione alle proprietà vibrazionali e termiche .
  • L.17/18-03/12:Tecniche sperimentali di diffrazione-X
  • L.19-09/12: Il cristallo armonico classico
  • L.20/21- 10/12: Vibrazioni   di una catena limeare
  • L.22-16/12: Modi normali e leggi di dispersione in 3D
  • L.23/24-17/12: Fononi e modi normali di vibrazioneCenni sulla determinazione sperimentale delle leggi di dispersione dei fononi. Calore specifico vibrazionaledei solidi .

 

  • L.25/26-18/01: Stati elettroniciStruttura a bande nei solidi cristallini
  • L.27/28-20/01: Isolanti, metalli, semiconduttori
  • L.29/30-21/01: Impurezze droganti, cenni di statistica dei portatori in equilibrio termodinamico.
  • L.31/32--25/01:Dinamica degli eletrponi e delle lacune.
  • L.33/34-27/01:  Gas di elettroni in campo  elettrico  e magnetico
  • L.35/36-28/01: Semiconduttori: cenni introduttivi a proprietà  e dispositivi
 

Testi consigliati e bibliografia

Materiale didattico: Appunti delle Lezioni foroiti in rete dal docente

C.Kittel "Introduzione alla Fisica dello stato solido" Ed.Ambrosiana, Milano 2008

 

Orario lezioniV

GiorniOreAula
Giovedý9:30 - 10:30Aula "Galilei"
Venerdý8:30 - 10:30Aula "Galilei"
Lezioni: dal 11/10/2010 al 31/01/2011

Nota: Le lezioni del giovedý inizieranno dal 18/11/2010


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Ultimo aggiornamento: 11/01/2011 19:56
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