ECTS - University of Pisa
Gli studenti che completeranno il corso saranno in grado di interpretare le fenomenologie sperimentali principali della materia condensata e avranno acquisito una buona conoscenza delle proprietà strutturali, elettroniche e ottiche dei solidi.
The student who successfully completes the course will have the ability to interpret the main experimental phenomenology of condensed matter and will build a sound knowledge of structural, electronic, optical, and vibrational properties of solids.
Esame orale. Verrà valutata la capcità degli studenti di (i) discutere - usanto la corretta terminologia - i principali argomenti del corso; (ii) interpretare le principali fenomenologie sperimentali dei solidi, alla luce dei concetti fondamentali introdotti durante il corso.
Oral exam. The students will be assesses on their ability to discuss the main course topics using the appropriate terminology and on their ability to interprent the main experimental phenomenology of solids in terms of the fundamental concepts introduced during the course.
Per seguire il corso è strettamente necessario avere delle buone basi di Meccanica Quantistica.
To attend the course it is strictly necessary to have a good knowledge of Quantum Mechanics.
L'insegnamento si svolgerà soprattutto con le lezioni frontali e con alcune esercitazioni. La frequenza non è obbigatoria, ma raccomandata.
Teaching will mainly consist of frontal lectures, with few "practical" exercitations. Attendance is not mandatory, but advised.
Stati quantici in un potenziale periodico 1D: teorema di Bloch e soluzioni nel limite quasi-libero, del tight-binding e del tunneling risonante. Teorema dell’accelerazione, quasi-momento, massa effettiva, pittura delle buche. Cristalli in 3D: reticolo diretto e reciproco, scattering di Von Laue e di Bragg, strutture cristalline comuni. Densità degli stati. Trasporto: da Drude a Sommerfeld e ricapitolazione delle equazioni di trasporto lineare della carica e del calore. Teoria del cristallo armonico e fononi. Proprietà ottiche dei semiconduttori e degli isolanti. Trasporto di carica nei semiconduttori intrinseci e drogati. Ricapitolazione del teorema adiabatico e introduzione alla fase di Berry. Sistemi elettronici con topologia non triviale ed esempi concreti.
Quantum states in a periodic 1D potential: Bloch theorem, nearly-free and tight-binding model, resonant tunneling. Acceleration theorem, quasi-momentum, effective mass, and hole picture. Crystals in 3D: direct and reciprocal lattice, Von Laue and Bragg scattering, common crystalline structures. The density of states. Transport: from Drude to Sommerfeld and recap of linear transport equations for heat and charge. Harmonic crystal theory and phonons. Optical properties of semiconductors and insulators. Charge transport in intrinsic and doped semiconductors. Recap on the adiabatic theorem and introduction to Berry phase. Electronic systems with non-trivial topology and practical examples.
Riferimenti bibliografici suggeriti:
Suggested references:
Esame orale.
Oral exam.
