Obiettivi formativi
<br />Obiettivo del corso è raggiungere una conoscenza operativa della Fisica dello Stato Solido ed essere in grado di utilizzarla per giustificare le proprietà strutturali, termiche ed elettromagnetiche dei solidi cristallini
Prerequisiti
<br />Conoscenza dell'analisi matematica e della geometria a livello avanzato, in particolare: equazioni differenziali, funzioni di più variabili, funzioni in campo complesso, trasformate di Fourier.<br />Buona conoscenza della meccanica classica, della termodinamica, dell'elettromagnetismo, della meccanica quantistica, della meccanica statistica classica e quantistica, della fisica atomica e molecolare.
Contenuti dell'insegnamento
<br />Strutture Cristalline e forze interatomiche<br />Strutture atomiche periodiche, classificazione dei reticoli cristallini, tecniche di diffrazione per la cristallografia: raggi X, elettroni, neutroni, condizioni di Bragg ed equazioni di Laue, reticolo reciproco e zone di Brillouin, classificazione dei reticoli di Bravais, forze di Van der Waals, legame ionico, legame covalente, legame metallico, legame idrogeno, costanti elastiche.<br />Dinamica atomica nei cristalli e proprietà termiche<br />Vibrazioni reticolari nei cristalli, quantizzazione delle vibrazioni reticolari, fononi e densità di stati, scattering anelastico da fononi e misura delle curve di dispersione, proprietà termiche: capacità termica, effetti anarmonici, conducibilità termica.<br />Stati elettronici nei solidi<br />Oltre il modello dell'elettrone libero, bande di energia, teorema di Bloch, classificazione dei solidi cristallini: metalli, isolanti e semiconduttori.<br />Semiconduttori<br />elettroni e buche, stati donori ed accettori, proprietà di trasporto (effetto Hall, risonanza di ciclotrone), effetti termoelettrici, dispositivi a semiconduttore.<br />Metalli<br />bande di energia nei metalli e superficie di Fermi, determinazione sperimentale della superficie di Fermi, funzione dielettrica del gas di elettroni, plasmoni, polaritoni, interazioni elettrone-elettrone ed elettrone-fonone, transizione di Mott.<br />Isolanti<br />dielettrici, ferroelettrici, soft-modes e transizioni strutturali, processi ottici, eccitoni.<br />Magnetismo nei solidi<br />diamagnetismo e paramagnetismo, ordine ferromagnetico, antiferromagnetico e ferrimagnetico, onde di spin, domini magnetici, tecniche di risonanza: EPR, NMR, NQR, Mössbauer, risonanze magnetiche.<br />Superconduttività<br />proprietà dei superconduttori, semiconduttori di I e II tipo, teoria della superconuttività: equazioni di London e teoria BCS, effetto Josephson.<br />Sistemi a bassa dimensionalità<br />proprietà delle superfici e delle interfacce, effetto Hall quantistico, nanostrutture: proprietà di trasporto e termiche.<br />Disordine nei solidi<br />solidi amorfi: proprietà strutturali e dinamiche, difetti nei solidi: difetti puntuali e dislocazioni, le leghe.
Bibliografia
<br />C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 8th Edition, Wiley & Sons Inc. (2005)<br />N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, Solid State Physics, CBS Publishing, LTD. (!976)
Metodi didattici
<br />Insegnamento:<br /> <br />Lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche<br /> <br />Esami:<br /> <br />Scritto<br />Orale (opzionale per migliorare il risultato dello scritto)
