10305 Videregående faststoffysik

2020/2021

Kurset er koordineret med kurset 10323 Kvantetransport teori. De to kurser supplerer hinanden men også kan følges hver for sig.
Kursusinformation
Advanced Solid State Physics
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
E2B (tors 8-12)
Campus Lyngby
13-uger
E2B
Mundtlig eksamen
Alle hjælpemidler er tilladt
7-trins skala , ekstern censur
10303.10112 , faststoffysik, videregående kvantemekanik
Kristian Sommer Thygesen , Lyngby Campus, Bygning 309, Tlf. (+45) 4525 3188 , thygesen@fysik.dtu.dk
10 Institut for Fysik
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
At bibringe en mere avanceret forståelse af de elektroniske egenskaber af faste- og nanostrukturerede materialer med fokus på fænomener som kræver en beskrivelse udover en-partikel approksimationen som f.eks. exciterede tilstande, korrelationseffekter, lys-stof vekselvirkninger, samt topologiske invarianter. Kurset vil sætte den studerende istand til at læse moderne litteratur og udføre mindre forskningsprojekter indenfor området.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Definere og diskutere tæthedsresponsfunktionen for et system af vekselvirkende elektroner samt relatere denne til systemets elementære excitationer.
  • Formulere og udlede de analytiske egenskaber af en generel responsfunktion inklusiv Kramer-Kronig relationerne mellem real- og imaginærdel.
  • Diskutere og karakterisere de forskellige typer af elementære excitationer i faste stoffer, inklusiv kollektive excitationer, elektron-hul par og en-partikel excitationer.
  • Forklare de vigtigste egenskaber af responsfunktionen for en homogen elektron gas.
  • Forklare og udlede sammenhængen mellem responsfunktionen og den (mikroskopiske) dielektriske funktion.
  • Relatere den mikroskopiske dielektriske funktion til de makroskopiske optiske konstanter som absorptionskoefficient og reflektivitet, samt redegøre for effekten af lokale felter (local field effects).
  • Definere en-partikel Green funktionen og selv-energien for et vekselvirkende elektronsystem og diskutere dens relation til systemets båndstruktur.
  • Diskutere GW og COHSEX approksimationerne til elektron selv-energien og forklare effekten af screening på båndgabet af en halvleder.
  • Beskrive Bethe-Salpeter ligningen for 4-punkts responsfunktionen og udlede en effektiv Hamilton for de neutrale excitationer.
  • Diskutere exchange-korrelations kernen indenfor tidsafhængig tæthedsfunktional teori.
  • Beskrive bølgefunktionen for en exciton samt simple modeller for exciton energien.
  • Forklare Berry's fase samt relatere denne til topologiske isolatorer
Kursusindhold
Tætheds-responsfunktionen og dens relation til den dielektriske funktion, retarderede funktioner og Kramers-Kronig relationenen, f-sum reglen, statisk og dynamisk screening, random-phase approksimationen (RPA), plasmoner og plasmon-polaritoner, lokal felt effekter i inhomogene systemer, båndstrukturer og kvasipartikler, en-partikel Green funktioner og selv-energier, GW approksimationen, Bethe-Salpeter ligningen for optiske excitationer, tidsafhængig tæthedsfunktionalteori, exchange-korrelationskernen, excitoner, Berry's fase, topologiske isolatorer.
Litteraturhenvisninger
Lærebog: G. Grosso and G. P. Parravicini: Solid State Physics, 2000, ISBN-13: 978-0123044600.
Bemærkninger
Kurset er også egnet som Ph.d.-kursus
Sidst opdateret
07. maj, 2020