Kursplan för Kondenserade materiens fysik

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnCondensed matter physics
  • KurskodFKA091
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPPHS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeTeknisk fysik
  • InstitutionFYSIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 85139
  • 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

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundläggande kunskaper om kristallstrukturer, gittervibrationer i periodiska strukturer och tillhörande termiska egenskaper. Dessa kunskaper kan ha erhållits av Fasta tillståndets fysik (FFY012) eller motsvarande.

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 betydligt 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 som är viktiga för optik, elektrondynamik och diffusion.

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

  • Förstå 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, elektron transport)

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

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

  8. Gäst föreläsningar om täthetsfunktionalteori och topologiska insulatorer

Organisation

Kursen baseras på en serie föreläsningar och obligatoriska 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

Obligatoriska hemuppgifter och en muntlig tentamen i slutet av kursen. Det krävs 60% i hemmuppgifter för att kunna delta i den muntliga tentamen.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.