Mål:
Emnet har som mål å gje ei innføring i faststoff-fysikk, og setje studenten i stand til å bruke klassiske og kvantemekaniske teoriar for å forstå fysiske eigenskapar hjå faste stoff. Ein legg vekt på bygging av modellar som kan brukast for å skildre fleire ulike mekanismar i faste stoff. Emnet skal formidle forståing for korleis faststoff-fysikk har bidrege til eksistensen av ei rekkje viktige teknologiske nyvinningar som pregar vår kvardag, og som kjem til å prege vår framtid.
Innhald:
Emnet gir ei innføring i fysikken til faste stoff. Første del tek for seg bindingar i faste stoff og deira krystallstruktur. Mekaniske eigenskapar hjå faste stoff vert undersøkt og knytt opp mot spesifikke bindingar. Diffraksjon av bølgjer på krystallar vert gjennomgått, og ein ser på korleis interferensmønsteret kan nyttast til å analysere krystallane sin gitterstruktur. Spesiell vekt vert lagt på kubiske og heksagonale krystallar. Konsept som resiprok gittervektor og Brillouinsone vert introdusert. Gittervibrasjonar vert analysert, og ein introduserer konseptet dispersjon for å forstå korleis gitterstrukturen vibrerer. Debye og Einstein sine teoriar for varmekapasitet vert gjennomgått med tanke på å forklare korleis krystallar endrar sine gittervibrasjonar med temperatur. Deretter går ein over til å studere varmeleiing, Fouriers lov, samt å finne den termiske konduktiviteten til faste stoff.
Klassiske og kvantemekaniske modellar for elektrisk leiingsevne og varmeleiingsevne vert analysert for frie elektrongassar. Vidare prøver ein å lage enkle modellar for korleis metall oppfører seg ved å studere elektron i periodiske potensial. Klassifikasjon av bandstruktur i metall, halvleiarar og isolatorar vert teke opp. Masseverknadslova, samt transport av elektron og hol i halvleiarar vert gjennomgått, der også konseptet effektiv masse vert introdusert. Ein studerer Schottky og PN-overgangar i halvleiarar og finn storleiken på desse og straum-spenning karakteristikk. Ulike bruksområde av halvleiarar, slik som solceller og lysdioder vert teke opp. Siste del av kurset handlar om magnetisme og superleiing. Konsepta dia-, para- og ferromagnetisme vert introdusert, og ein skil mellom lokale (Curie) og band (Stoner) modellar for ferromagnetisme. Emnet gir også ein kort introduksjon til superleiarar.
Studenten skal ved avslutta emne ha fylgjande læringsutbyte definert i kunnskapar, ferdigheiter og generell kompetanse:
Kunnskapar
Studenten skal kunne
Ferdigheiter
Studenten skal kunne
Generell kompetanse
Studenten