Kurso sa Solid Physics

Aralin 1 • Kalikasan at Klasipikasyon ng mga Solid

Tinutukoy ang pagkakaiba ng mga kristalino, polikristalino, at amorphous na solid batay sa kaayusang istruktural. Naglalatag ng pisikal na batayan para sa lahat ng susunod na pagsusuri ng materyal.

Aralin 2 • Mga Interatomic Potential at Cohesion

Ipinapakilala ang mga pair potential, ang modelong Lennard-Jones, at enerhiya ng cohesion. Nagbibigay ng kuwantitatibong ugnayan sa pagitan ng bonding at equilibrium lattice spacing.

Aralin 3 • Mga Iskala at Yunit sa Solid Physics

Sinusuri ang mga yunit ng SI, mga iskala ng enerhiya (eV, meV), at mga iskala ng haba (angstrom, nanometer). Tinitiyak ang katatasan sa dimensyonal para sa lahat ng gawaing kuwantitatibo sa hinaharap.

Aralin 1 • Mga Sistemang Kristal at Mga Point Group

Sumasaklaw sa pitong sistemang kristal at 32 kristalograpikong point group. Tinutukoy ng klasipikasyon ng simetriya ang mga selection rule at katangian ng tensor.

Aralin 2 • Mga Karaniwang Istraktura ng Kristal

Sinusuri ang mga istrakturang FCC, BCC, HCP, diamond cubic, at uri ng NaCl. Ini-uugnay ang heometriya ng packing sa densidad at coordination number.

Aralin 3 • Mga Bravais Lattice at Unit Cell

Tinutukoy ang 14 na Bravais lattice at primitive kumpara sa conventional na unit cell. Nagbibigay ng heometrikong skeleton para sa paglalarawan sa lahat ng materyal na kristalino.

Aralin 4 • Mga Space Group at Simetriya ng Kristal

Pinapalawak ang mga point group gamit ang simetriya ng translasyon upang makuha ang 230 space group. Nagbibigay ng kumpletong paglalarawan ng simetriya na kailangan para sa pagsusuri ng diffraction.

Aralin 1 • Batas ni Bragg at Mga Kondisyon ng Diffraction

Kinukuha ang batas ni Bragg at ang kondisyong Laue bilang magkatumbas na pamantayan ng diffraction. Ini-uugnay ang mga argumentong heometriko ng path-length sa mga reciprocal-space scattering vector.

Aralin 2 • Neutron at Electron Diffraction

Inihahambing ang mga neutron at electron probe sa X-ray sa mga tuntunin ng scattering cross-section. Itinatampok ang mga aplikasyon sa lokasyon ng light-element at pagsusuri ng thin-film.

Aralin 3 • Ang Reciprocal Lattice

Binubuo ang reciprocal lattice mula sa mga real-space vector at tinutukoy ang mga reciprocal lattice vector. Ang balangkas na dual-space na ito ay sumasailalim sa lahat ng teorya ng diffraction at band-structure.

Aralin 4 • Mga Eksperimental na Pamamaraan ng X-Ray Diffraction

Sinusuri ang powder diffraction, mga pamamaraan ng single-crystal, at mga pinagmumulan ng synchrotron. Inihahanda ang mga mag-aaral na bigyang-kahulugan ang mga tunay na diffractogram at tasahin ang kalidad ng datos.

Aralin 1 • Mga Klasikal na Lattice Vibration

Kinukuha ang mga ekwasyon ng mosyon para sa mga kadena ng monatomic at diatomic gamit ang aproksimasyong harmonic. Itinatatag ang konsepto ng dispersion relation na sentro sa pisika ng phonon.

Aralin 2 • Mga Phonon bilang Kuwantisadong Vibration

Kinakuwantisa ang mga lattice vibration sa mga phonon gamit ang modelong harmonic oscillator. Ipinapakilala ang mga phonon occupation number at ang distribusyong Bose-Einstein.

Aralin 3 • Thermal Conductivity at Anharmonicity

Ipinapakilala ang phonon-phonon scattering, mga prosesong Umklapp, at thermal na resistansya. Ini-uugnay ang mga epektong anharmonic sa thermal na pagpapalawak at mga limitasyon ng conductivity.

Aralin 4 • Phonon Dispersion sa mga 3D na Kristal

Pinapalawak ang mga 1D na modelo sa mga tatlong-dimensyonal na kristal na may maraming atomo bawat unit cell. Tinutukoy ang mga sangay na acoustic at optical at ang kanilang mga polarisasyon.

Aralin 1 • Gas ng Elektron na May Kalayaang Quantum

Nilulutas ang ekwasyon ni Schrödinger para sa mga elektron sa isang kahon na may periodic boundary condition. Kinukuha ang density of states at enerhiya ng Fermi sa zero na temperatura.

Aralin 2 • Estadistika ng Fermi-Dirac

Inilalapat ang distribusyong Fermi-Dirac sa mga elektron sa may hangganang temperatura. Kinukuha ang ekspansyong Sommerfeld at electronic heat capacity.

Aralin 3 • Elektrikal at Thermal na Transport

Kinukuha ang electrical conductivity, thermal conductivity, at ang batas na Wiedemann-Franz sa pamamagitan ng quantum mechanical. Ini-uugnay ang mga mekanismo ng scattering sa dependensya ng temperatura ng resistivity.

Aralin 4 • Fermi Surface at ang Pagsukat Nito

Tinutukoy ang Fermi surface sa k-space at ang papel nito sa pagtukoy ng mga katangian ng metal. Ipinapakilala ang mga osilasyong de Haas-van Alphen bilang isang direktang pamamaraan ng pagsukat.

Aralin 1 • Teorama ni Bloch at Crystal Momentum

Pinatutunayan ang teorama ni Bloch para sa mga elektron sa isang periodic potential at tinutukoy ang crystal momentum. Itinatatag ang iskema ng reduced zone at notasyon ng band index.

Aralin 2 • Modelo ng Halos Malayang Elektron

Itinuturing ang periodic potential bilang isang mahinang perturbation sa free electron gas. Ipinapakita kung paano nagbubukas ang Bragg reflection ng mga band gap sa mga zone boundary.

Aralin 3 • Modelong Tight-Binding

Binubuo ang band structure mula sa atomic orbital overlap integral sa dulog na tight-binding. Inilalapat ang modelo sa pagbuo ng s-band at p-band sa mga simpleng lattice.

Aralin 4 • Pangkalahatang-ideya ng Density Functional Theory

Ipinapakilala ang DFT bilang pamantayang pamamaraang pangkomputasyon para sa elektronikong istraktura. Sumasaklaw sa mga teorama ng Hohenberg-Kohn at mga ekwasyon ng Kohn-Sham sa antas na konseptwal.

Aralin 1 • Estadistika ng Intrinsikong Semiconductor Carrier

Kinukuha ang mga konsentrasyon ng electron at hole sa mga intrinsikong semiconductor gamit ang estadistika ng Fermi-Dirac. Itinatatag ang batas ng mass-action at intrinsikong carrier density.

Aralin 2 • Pisika ng p-n Junction

Sinusuri ang built-in potential, depletion region, at mga katangian ng I-V ng isang p-n junction. Kinukuha ang ideal na ekwasyon ng diode mula sa minority carrier injection.

Aralin 3 • Mga Semiconductor Device at Aplikasyon

Pinapalawak ang pisika ng p-n junction sa mga bipolar transistor, MOSFET, at photodetector. Ini-uugnay ang operasyon ng device sa mga band diagram at carrier profile.

Aralin 4 • Doping at Mga Ekstrinsikong Semiconductor

Sinusuri ang mga antas ng enerhiya ng donor at acceptor impurity at ang epekto ng mga ito sa konsentrasyon ng carrier. Sumasaklaw sa mga rehimen ng kompensasyon, freeze-out, at exhaustion.

Aralin 1 • Teorya ng BCS at Balangkas ng Ginzburg-Landau

Inilalahad ang pagbuo ng pares ng Cooper, ang ekwasyon ng BCS gap, at ang energy gap. Ipinapakilala ang parameter ng kaayusan ng Ginzburg-Landau at haba ng coherence.

Aralin 2 • Ferromagnetism at Interaksyong Exchange

Ipinapaliwanag ang spontaneous magnetization sa pamamagitan ng interaksyong exchange ni Heisenberg at teorya ng mean-field. Kinukuha ang batas ng Curie-Weiss at temperatura ng Curie.

Aralin 3 • Antiferromagnetism at Ferrimagnetism

Pinapalawak ang teorya ng exchange sa mga antiparallel spin arrangement at mixed sublattice system. Ipinapakilala ang temperatura ng Neel at mga eksitasyon ng spin-wave.

Aralin 4 • Diamagnetism at Paramagnetism

Kinukuha ang diamagnetism ni Langevin at paramagnetism ni Curie mula sa mga atomic magnetic moment. Ipinapakilala ang paramagnetism ni Pauli bilang kontribusyon ng free-electron.