ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| CHIMICA FISICA DELLO STATO SOLIDO E DEI MATERIALI | CHIM/02 | LEZIONI | 48 |
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Lo studente che supererà con successo il corso avrà una conoscenza avanzata della materia alla fase solida. Lo studente avrà acquisito le conoscenze di base della struttura cristallina, delle dinamiche reticolari, della struttura elettronica, del trasporto di carica e calore e di altre proprietà tipiche dei solidi.
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate advanced knowledge of the solid state (phase) of matter. Students are expected to acquire a basic knowledge in crystalline structure, lattice dynamics, electronic structure, heat and electron transport, properties of solids.
Anche se non sono previste esplicite verifiche in itinere, il grado di apprendimento dello studente sarà considerato nelle prove pratiche in laboratorio informatico.
The student's ability to explain correctly the main topics presented during the course at the board will be assessed.
Methods:
Al termine del corso lo studente:
1) saprà utilizzare alcuni software specifici per la trattazione computazionale di strutture cristalline;
2) sarà in grado di discutere una presentazione orale sull’attività svolta durante il corso.
Durante le sessioni di laboratorio saranno svolti piccoli progetti e/o esercizi numerici per comprendere l'utilizzo del software specifico;
Durante il corso è anche pianificata una visita al laboratorio di cristallografia presso il dipartimento di Scienze della Terra.
Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche computazionali nello studio dei materiali.
Durante le sessioni di laboratorio saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte.
Conoscenze di base della teoria quantistica, della fisica classica e della chimica fisica.
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
Struttura cristallina. Gruppi spaziali. Legge di Bragg. Diffrazione dei raggi X. Spazio reciproco. Zona di Brillouin. Energia di coesione. Modi normali. Dispersione delle frequenze. Fononi e densità spettrale. Modelli di Einstein e Debye. Proprietà meccaniche e termodinamiche. Gas di elettroni omogeneo. Potenziali periodici e struttura a bande. Teorema di Bloch e analisi di Fourier. Tight binding e DFT. Correlazione elettronica. Tutorial con il codice TB-ASA-LMTO. Potenziale chimico e distribuzione di Fermi. Densità degli stati e dispersione delle energie. Concetto di “buca” e massa effettiva. Trasporto di cariche e di energia nei solidi. Semiconduttori e drogaggio. Dispositivi speciali. Magnetismo nei solidi.
Crystalline structure. Space groups. Bragg's law. X-ray diffraction. Reciprocal space. Briullouin zone. Cohesive energy. Normal modes. Frequency dispersion. Phonons and spectral density. Einstein and Debye models. Mechanical and thermodynamical properties. Homogeneous electron gas. Periodic potential. Band structure. Fourier analysis and Bloch theorem. Tight binding and DFT. Electron correlation. TB-ASA-LMTO tutorial. Chemical potential and Fermi distribution. Energy dispersion and DOS. Effective mass and concept of "hole". Electron transport and heat transport in solids. Semiconductors and doping. Special devices. Magnetism in solids.
1) C. Kittel, Introduction to solid state physics (Wiley, NY, 1976)
2) R. E. Peierls, Quantum theory of solids (Clarendon, Oxford, 1955)
1) C. Kittel, Introduction to solid state physics (Wiley, NY, 1976) 2) R. E. Peierls, Quantum theory of solids (Clarendon, Oxford, 1955) Further bibliography will be indicated.
L'esame è composto da una prova orale.
La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e il docente con domande che spazieranno su tutto il corso. La durata media del colloquio è di circa un'ora e di norma la commissione è formata da due docenti.
Il colloquio non avrà esito positivo se il candidato mostrerà ripetutamente l'incapacità di mettere in relazione le varie parti del programma e nozioni che deve usare in modo congiunto per rispondere in modo corretto alle domande poste.
