Università degli studi dell'Insubria

FISICA DELLO STATO SOLIDO I

A.A. di erogazione 2014/2015

Laurea Magistrale in FISICA
 (A.A. 2014/2015)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
FISICA DELLA MATERIA (FIS/03)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48
Dettaglio ore: 
Lezione (48 ore)

Questo modulo si prefigge di impartire i primi elementi della teoria moderna sistematica dei solidi cristallini, con enfasi sulle proprieta' elettroniche e di trasporto.

Conoscenza di elementi di Fisica Quantistica e di Fisica della Materia.

Teoria classica di Drude per la conducibilita' dei metalli. Distribuzione di Fermi-Dirac e teoria di Drude-Sommerfeld dei metalli. Cristalli e reticoli cristallini. Reticoli di Bravais, con e senza base poliatomica, esempi importanti. Cristallo reciproco di un reticolo di Bravais, esempi importanti. Indici di Miller per le facce di un cristallo. Elementi di teoria della diffrazione da raggi-X per la determinazione della struttura dei cristalli. Fattori di struttura e fattori di forma per reticoli con base poliatomica. Bande di energia elettronica in potenziali periodici: teorema di Bloch, superficie di Fermi, densita' degli stati e singolarita' di van Hove. Modello degli elettroni quasi-liberi e risultanti bande di energia elettronica. Metodo del legame forte (tight-binding) per la determinazione delle bande elettroniche. Modello semi-classico per l'elettrodinamica; distinzione tra metalli, semi-metalli, semi- conduttori ed isolanti. Teoria semiclassica della conducibilita' dei metalli. Livelli di Landau per elettroni in un campo magnetico uniforme; l'effetto de Haas – van Alphen e la misura della superficie di Fermi dei metalli. Teoria elementare dell'interazione tra gli elettroni in un solido; le approssimazioni di Hartree e Hartree-Fock, correlazioni elettroniche, schermo elettrostatico, teorie di Thomas-Fermi e di Lindhard per lo schermaggio elettronico. Cenni alla teoria di Landau per i liquidi di Fermi e alla transizione di Mott. Classificazione dei solidi (cristallini). Calcolo delle energie di legame dei cristalli. Teoria classica e teoria quantistica delle vibrazioni reticolari, calori specifici dei cristalli (isolanti) e teoria di Debye-Einstein per i calori specifici dei solidi. Effetti anarmonici nei cristalli. Cenni alle proprieta' dielettriche dei solidi isolanti e alle proprieta' ottiche dei solidi. Generalita' sui semi-conduttori, statistica dei portatori (elettroni e buche), conducibilita', dopanti, livelli di impurezze, conducibilita' da impurezze. Semi-conduttori drogato, teoria della giunzione p-n.
Diamagnetismo e paramagnetismo nei solidi: isolanti e metalli. Interazione tra gli elettroni e struttura magnetica dei solidi (magnetici), modello di Heisenberg per l'interazione di scambio tra i momenti magnetici elementari di spin. Ferromagnetismo ed antiferromagnetismo.
Lezioni frontali , comprendenti sia l'illustrazione della teoria che applicazioni ed esempi.

N.W. Ashcroft and N.D. Mermin, Solid-State Physics (Saunders College Publishing, Philadelphia 1976) C. Kittel, Introduzione alla Fisica dello Stato Solido (Casa Editrice Ambrosiana 2008)
Prova orale, o scritta e orale (a scelta dello studente) in cui vengono affrontati alcuni argomenti del corso, anche mediante esempi ed esercizi.

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A.A. 2013/2014

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE