FISICA DELLO STATO SOLIDO

 

Prof. Renzo Vallauri

Anno Accademico 2001/2002

  1. Legame chimico nei solidi. Energia e direzionalità di vari tipi di legame. Relazione con proprietà termodinamiche e strutturali.

  2. Le strutture cristalline. Reticoli di Bravais. Metodi sperimentali di indagine della struttura. Diffrazione di raggi X e neutroni. Il fattore di struttura. Il reticolo diretto ed il reticolo reciproco. Cella primitiva e di cella Wigner-Seitz. Zone di Brillouin.

  3. Dinamica reticolare. Approssimazione armonica, matrice dinamica e calcolo delle autofrequenze. Modi normali di vibrazione. Esempi con sistemi unidimensionali. La relazione di dispersione. Modi acustici e modi ottici. Densità degli stati. Il calore specifico dei cristalli. Effetti di anarmonicità; espansione termica e conduzione del calore.

  4. Elettroni nei solidi. Il modello ad elettroni liberi. Proprietà del gas di Fermi. Contributo elettronico al calore specifico dei metalli. Approssimazione di elettroni quasi liberi. Teorema di Bloch, nascita delle bande di energia, zone di Brillouin. Densità degli stati. Approssimazione tight-binding.

  5. Moto degli elettroni nei solidi e fenomeni di trasporto. Massa efficace. Lacune. L’equazione di Boltzmann, metodo di rilassamento. Fenomeni di scattering degli elettroni; impurezze, fononi, elettroni. Conducibilità elettrica dei metalli.

  6. Superconduttività: aspetti sperimentali e fenomenologici. Le equazione di London. Coppie di Cooper e stato BCS. Confronto fra teoria ed esperimento. Corrente critica; effetto Meisnner- Ochsenfeld. Superconduttori ad alta temperatura.

  7. Proprietà dielettriche dei solidi. La funzione dielettrica, assorbimento di radiazione elettromagnetica. Spettroscopia ottica, indagine sulle proprietà vibrazionali dei solidi, scattering Raman e Rayleigh-Brilllouin.

  8. Semiconduttori. Aspetti generali sulle proprietà degli isolanti. Densità di portatori di carica in semiconduttori intrinseci. Drogaggio. Conducibilità dei semiconduttori drogati. La giunzione p-n, proprietà e dispositivi elettronici collegati.

Testo consigliato:

Harald Ibach and Hans Lüth, "Solid State Physics", Springer and Verlag 1991