Kursplan för Kondenserade materiens fysik

Kursplan fastställd 2019-02-14 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnCondensed matter physics
  • KurskodFKA091
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPPHS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeTeknisk fysik
  • InstitutionFYSIK
  • BetygsskalaTH - Fem, Fyra, Tre, Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 85112
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0199 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		 7,5 hp
  • Kontakta examinator
  • Kontakta examinator
  • Kontakta examinator

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Information saknas

Särskild behörighet

För kurser på avancerad nivå gäller samma grundläggande och särskilda behörighetskrav som till det kursägande programmet. (När kursen är på avancerad nivå men ägs av ett grundnivåprogram gäller dock tillträdeskrav för avancerad nivå.)
Undantag från tillträdeskraven: Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Kursen bygger på det material som behandlas i kursen Fasta tillståndets fysik (FFY011) som ges till teknisk fysik under tredje året och liknande introduktionskurser. Mer explicit innebär detta att diskussioner om de ämnen som ingår i kursen (FKA091) kommer att förutsätta viss kunskap inom kristallstrukturer, diffraktion, gittervibrationer i periodiska strukturer och tillhörande termiska egenskaper, teori om fria elektroner i metaller, diffraktionsmodeller av energibandstrukturen med tillämpningar inom metaller och halvledare, samt grundläggande kunskaper om magnetiska egenskaper.

Syfte

Kursen kommer att introducera studenterna till fenomen, begrepp och metoder med central betydelse för kondenserade materiens fysik. Tonvikten kommer att ligga på experimentella observationer och teoretiska modeller som har bidragit till områdets utveckling. Fokus kommer att ligga på kvantmekanikbaserade mikroskopiska modeller som används för att redogöra för egenskaper hos elektroner, gittervibrationer och deras interaktioner, såsom diffusion, konduktivitet, supraledning och magnetism.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • Känna igen huvudkoncepten inom den kondenserade materiens fysik, inklusive introduktion av kvasipartiklar (exempelvis excitoner och fononer) och approximationer (exempelvis Born-Oppenheimer och Hartree-Fock)

  • Definiera Hamiltonianen för flerpartikelsystem inom andrakvantiseringsformalismen

  • Beräkna bandstrukturen för nanomaterial

  • Inse potentialen hos täthetsmatris- och täthetsfunktionalteori

  • Förklara Blochekvationerna för halvledare och Boltzmanns spridningsekvation

  • Känna igen det optiska fingeravtrycket hos nanomaterial

  • Känna igen huvudstegen i relaxationsdynamiken för laddningsbärare i nanomaterial, inklusive bärar-bärar- och bärar-fononspridningskanaler

  • Kunna beskriva de viktigaste stegen för hur flerpartikelmekanismen kan ge upphov till supraledning

Innehåll

  1. Introduktion till huvudkoncepten inom den kondenserade materiens fysik (kvasipartiklar, Born-Oppenheimer-approximationen)

  2. Elektronbaserade egenskaper hos fasta material (Blochs teorem, bandstruktur, tillståndstäthet)

  3. Elektron-elektroninteraktion (andrakvantisering, Jellium- och Hubbard-modellerna, Hartree-Fock-approximationen, skärmning, plasmoner, excitoner)

  4. Gitteregenskaper hos fasta material (optiska och akustiska fononer, Einstein- och Debye-modeller)

  5. Elektron-fononinteraktioner (Froehlich-koppling, polaroner, supraledning)

  6. Optiska egenskaper hos fasta material (elektron-ljusinteraktion, absorptionsspektra)

  7. Täthetsmatristeori (statistiska operatorn, Blochekvationerna för halvledare, Boltzmanns spridningsekvation)

  8. Täthetsfunktionalteori (Hohenberg-Kohn-teoremet, Kohn-Sham-ekvationerna)

Organisation

Kursen baseras på en serie föreläsningar och hemuppgifter som täcker de områden som anges ovan.

Litteratur

  • Fundamentals of many-body physics by Wolfgang Nolting (Springer Verlag, 2009)
  • Quantum theory of the optical and electronic properties of semiconductors by Hartmut Haug och Stephan W. Koch (World Scientific Publishing, 2009)

  • Quantum Optics by Marlan Scully (Cambridge University Press, 1997)

  • Semiconductor Quantum Optics av Mackillo Kira och Stephan W. Koch (Cambridge University Press, 2012)

  • Graphene and Carbon Nanotubes: Ultrafast Optics and Relaxation Dynamics by Ermin Malic och Andreas Knorr (Wiley-VCH, 2013)

  • Extramaterial kommer att delas ut under kursens gång

Examination inklusive obligatoriska moment

Hemuppgifter och en muntlig tentamen i slutet av kursen.