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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
SCIENZA DEI MATERIALI
Insegnamento
FISICA DELLO STATO SOLIDO
SC07103098, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
SCIENZA DEI MATERIALI
SC1163, ordinamento 2008/09, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 8.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese SOLID STATE PHYSICS
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Scienze Chimiche
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/chimica/course/view.php?idnumber=2019-SC1163-000ZZ-2017-SC07103098-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile GIOVANNI MATTEI FIS/01

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
BASE Discipline Matematiche, informatiche e fisiche FIS/01 2.0
BASE Discipline Matematiche, informatiche e fisiche FIS/03 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso III Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
ESERCITAZIONE 1.0 12 13.0
LEZIONE 7.0 56 119.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2008

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
1 a.a. 2018/19 18/11/2014 30/11/2019 MATTEI GIOVANNI (Presidente)
ANCILOTTO FRANCESCO (Membro Effettivo)
CESCA TIZIANA (Membro Effettivo)

Syllabus
Prerequisiti: Fisica Generale 1 e 2 (dinamica del punto, oscillazioni, equazioni di Maxwell), Fisica Quantistica (operatori quantistici, autovalori e autovettori), Struttura dei Solidi (gruppi spaziali e puntuali, diffrazione da cristallo)
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso si pone l'obiettivo di applicare i metodi della meccanica quantistica alla descrizione delle principali proprietà strutturali, elettriche, termiche ed ottiche dei materiali solidi, ponendo le basi per lo studio di specifiche classi di materiali impiegati in dispositivi ad alta tecnologia.
Modalita' di esame: L'esame consiste in una prova scritta (durata 2 ore) che prevede una domanda aperta e un esercizio di applicazione numerica dei concetti appresi.
Criteri di valutazione: La valutazione della preparazione si baserà sulla comprensione degli argomenti svolti e sulla capacità di fare collegamenti fra diversi argomenti.
Contenuti: - La struttura cristallina dei solidi: il reticolo diretto e il reticolo reciproco.

- Diffrazione delle onde da parte di un cristallo.

- Elementi di dinamica reticolare: la teoria classica del cristallo armonico; il calore specifico ad alte temperature: la legge di Dulong-Petit; i modi normali di una catena lineare monoatomica e biatomica; teoria quantistica elementare del cristallo armonico: i fononi; la distribuzione di fononi all'equilibrio termico; il concetto di densità degli stati; i modelli di Einstein e di Debye per il calore specifico dei solidi monoatomici.

- La conducibilita' termica negli isolanti.

- Il gas di elettroni: La sfera di Fermi; energia totale e pressione di un gas di elettroni a T = 0 K; la capacita' termica di un gas di elettroni.

- La conducibilita' elettrica dei metalli nel modello di Drude; la conducibilita' termica dei metalli; la legge di Wiedemann-Franz; l'effetto Hall nei metalli: inadeguatezza del modello di Drude; l'interazione elettrone-elettrone: effetti di schermo e principio di Pauli; la funzione dielettrica del gas di elettroni; Proprietà ottiche del gas di elettroni: plasmoni.

- Stati elettronici in un potenziale periodico: il teorema di Bloch; l'approssimazione di elettrone quasi-libero; il modello a elettroni fortemente legati; numero di stati elettronici possibili in una banda: metalli, semimetalli/semiconduttori ed isolanti; la massa efficace; le "buche" e loro proprieta'.

- Proprieta' di trasporto nei solidi: l'equazione di Boltzmann; la conducibilita' elettrica nei metalli; fenomeni termoelettrici.

- Semiconduttori: concentrazione di elettroni e buche nei semiconduttori intrinseci; livelli di impurezza; eccitoni.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Lezioni frontali.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: I contenuti del corso possono essere seguiti o integrati sui testi indicati nella sezione 'Testi di Riferimento'.
Testi di riferimento:
  • H. Ibach, H Lüth, Solid-State Physics. --: Springer, 2009. Cerca nel catalogo
  • N. Ashcroft, D. Mermin, Solid State Physics. --: Saunders College Publishing, 1976. Cerca nel catalogo
  • C. Kittel, Introduzione alla Fisica dello Stato Solido. --: CEA Edizioni, 2008. Cerca nel catalogo