10319 Videregående faststoffysik

2024/2025

Kursusinformation
Advanced solid state physics
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Engineering Physics
Teknologisk specialisering (MSc), Engineering Light
E5B (ons 13-17)
Campus Lyngby
Forelæsninger, gruppearbejde, regneøvelser
13-uger
E5B, F5B
Mundtlig eksamen
Eksamensformen kan afhængige af antal studerende der følger kurset
Skriftlige hjælpemidler er tilladt
7-trins skala , intern bedømmelse
10318 og 10305
10317.10112 , Kendskab til faststoffysik og kvantemekanik. Videregående kvantemekanik 10112 er en ønskelig forudsætning, men den ambitiøse studerende kan gennemføre kurset uden.
Kristian Sommer Thygesen , Lyngby Campus, Bygning 309 , thygesen@fysik.dtu.dk
Thomas Olsen , Lyngby Campus, Bygning 309 , tolsen@fysik.dtu.dk
10 Institut for Fysik
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
At give den studerende en videgående forståelse af elektronstrukturen i faste stoffer og nanostrukturer med fokus på fænomener som kræver en beskrivelse udover en-partikel approksimationen som er vigtige for forståelsen af f.eks. exciterede tilstande, materialers vekselvirkning med lys. Kurset vil sætte den studerende istand til at læse og forstå moderne litteratur på området og gennemføre mindre forskningsprojekter indenfor faststoffysik.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Definere og forstå tæthedsresponsfunktionen for et system af vekselvirkende elektroner samt dennes relation til systemets excitations-energieer.
  • Formulere og udlede de analytiske egenskaber af generelle responsefunktioner inklusiv Kramers-Kronig relationerne mellem real- og imaginærdelene.
  • Diskutere og karakterisere de forskellige typer af elektroniske excitationer i faste stoffer, inklusiv plasmoner, excitoner og enkeltpartikel excitationer
  • Forklare de væsentligste egenskaber ved tæthedsresponsfunktionen for den homogene elektrongas
  • Beskrive sammenhængen mellem tæthedsreponsfunktionen og den dielektriske funktion
  • Relatere den mikroskopiske dielektriske funktion til de makroskopiske optiske konstanter som absorptionskoefficienten, det refraktive indeks samt diskutere rollen af lokale felt effekter.
  • Definere en-partikel Green's funktionen samt selv-energien og relatere disse til materialets båndstruktur
  • Diskutere GW approksimation og hvordan den kan benyttes til beregning af båndstrukturer.
  • Diskutere Bethe-Salpeter ligningen til beregning af optiske excitationer
  • Forklare Hydrogen modellen til beskrivelse af excitoner
  • Forklare Berry's fase samt dennes relation til topologiske isolatorer
Kursusindhold
Tæthedsresponsfunktionen og dennes relation til den dielektriske funktion. Det kvantemekaniske udtryk for responsfunktionen; statisk og dynamisk skærmning indenfor Random Phase Approksimationen (RPA); plasmoner og plasmon-polaritoner; den elektroniske båndstruktur og kvasipartikelbegrebet; en-partikel Green's funktionen og selv-energien; GW approksimationen og kvasipartikelligningen; excitoner og Bethe-Salpeter ligningen; Berrys fase; topologiske isolatorer.
Litteraturhenvisninger
Solid State Physics by Grosso and Paravicini, 2nd edition
Bemærkninger
Dette er en fortsættelse af den indledende kursus i faststoffysik
Sidst opdateret
02. maj, 2024