At bibringe den studerende en teoribaseret forståelse af fundamentale begreber indenfor faststoffysik og materialefysik på nanoskala og derved skabe et systematisk grundlag for udvikling af avancerede materialer og funktionelle strukturer af ingeniørmæssig betydning.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive faste stoffer kvalitativt.
Operere med energibegrebet og krystalimpuls i faste stoffer.
Operere med krystalgitre, symmetrier og punktgrupper både i det reelle rum og det reciprokke rum (impulsrummet).
Anvende kvantemekanikken på faste stoffer til beskrivelse af spredning af bølger på krystalgitre og til beskrivelse af egen-tilstande og egen-energier i systemer med periodiske grænsebetingelser.
Opstille teoretiske modeller for faste stoffers elektromagnetiske, mekaniske og termiske egenskaber både i enkelt-partikel billedet og i tilfælde med elektron-elektron korrelationer (magnetisme).
Anvende de teoretiske modeller til at udregne karakteristiske egenskaber for faste stoffer (eksempelvis: elastiske moduli, lydhastighed, varmefylde, elektrisk og termisk ledningsevne, magnetisk og dielektrisk susceptibilitet).
Anvende de teoretiske modeller på en række teknisk interessante halvlederkomponenter til at udregne de elektriske og optiske egenskaber.
Analysere faststof problemstillinger og udvælge og anvende de relevante modeller.
Analysere, udvælge og anvende metoder fra faststoffysik og kvantemekanik på nanoskala systemer, der udviser størrelseskvantisering og/eller selvorganisering.
Genkende og anvende fagspecifikke termer på engelsk.
Kursusindhold:
Krystalgitre, det reciprokke rum og Røntgendiffraktion. Fononer, varmekapacitet, varmeledning og anharmoniske effekter. Elektronstruktur, fri-, næsten-fri- og tight-binding-modellen. Det diatomige molekyle, metalbinding og Friedel-modellen. Boltzmannligningen, transportteori og optiske egenskaber for metaller og halvledere. Halvleder nanostrukturer: Kvante-brænde, -tråde og -dots. Itinerant magnetisme og middelfeltteori.
Litteratur:
Lærebog: Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, 8th edition. ISBN: 0-471-41526-X.
