Předmět Fyzika pevné fáze (FEKT-LFPF)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu FEKT-LFPF - Fyzika pevné fáze, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické v Brně (VUT).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cílem je poskytnout studentům přehled vybraných elektrických a optických vlastností pevných látek včetně příkladů širokého spektra zajímavých aplikací. Praktické ověření získaných poznatků proběhne v laboratorním cvičení.

Osnova

1) Základní pojmy kvantové a atomové fyziky. Schrödingerova rovnice, částice a vlny, potenciálové jámy a bariéry, kvantování energie, atom vodíku, některé vlastnosti atomů.2) Struktura pevných látek. Krystalické látky, krystalová mřížka, krystalografické soustavy, poruchy krystalové mřížky, kmity krystalové mřížky.3) Pásová teorie pevných látek. Vznik energetických pásů, efektivní hmotnost, rozdělovací funkce, hustota stavů, koncentrace nosičů náboje, Fermiho hladina, kovy, polovodiče, izolanty.4) Transportní jevy v polovodičích. Boltzmannova transportní rovnice, drift, elektrická vodivost, relaxační doba, rozptylové mechanismy, pohyblivost, Hallův jev, magnetorezistence, termoelektrický jev, Peltierův jev, termomagnetické jevy, difuze. 5) Polovodič v nerovnovážném stavu. Ambipolární pohyblivost, Poissonova rovnice, difúzní délka, generace a rekombinace nosičů, rekombinační centra, pasti, fotoelektrické vlastnosti.6) Nehomogenní polovodičové systémy. Homogenní a heterogenní přechod, kapacita, VA charakteristika, průrazy, kontakt kov-polovodič.7) Elektromagnetické vlny v pevných látkách. Vznik a vlastnosti elektromagnetické vlny, interakce s látkou, vlny v krystalech, optické vlastnosti ve vnějším elektrickém a magnetickém poli.8) Polovodičové zdroje a detektory záření. Zářivá a nezářivá rekombinace, mechanismy vybuzení záření, LED dioda, fotodioda, solární článek, CCD snímač.9) Lasery. Generace koherentního záření, stimulovaná emise, druhy laserů, plynové, pevnolátkové, polovodičové lasery.10) Nanostruktury. Kvantové jámy, dráty, tečky, jednofotonová světloemitující dioda, jednofotonový detektor, kvantový počítač. 11) Nelineární optické jevy. Optická vlákna, nelineární prostředí, nelineární jevy druhého a třetího řádu, rozptyl světla.12) Fotonické krystaly. Princip, vlastnosti, jednorozměrný a dvojrozměrný krystal, poruchy, aplikace.13) Supravodivost. Vznik supravodivosti, druhy supravodivosti, vysokoteplotní supravodivost, aplikace, Josephsonův jev, kvantový Hallův jev.

Literatura

KITTEL, CH. Introduction to Solid State Physics. 7th ed. Wiley, 1996. (EN)SINGH, J. Physics of Semiconductors and Their Hetero-structures. McGraw-Hill, 1993. (EN)SEEGER, K. Semiconductor Physics. Springer Verlag, 1997. (EN)DAVIES, J. H. The Physics of Low-dimensional Semiconductors. Cambridge University Press, 1998. (EN)KELLY, M. J. Low-dimensional Semiconductors. Clarendon Press, 1995. (EN)RUNYAN, W. R.; SHAFFNER, T. J. Semiconductor Measurements and Instrumentation. McGraw-Hill, 1997. (EN)SCHRODER, D. K. Semiconductor Material and Devices Characterization. Wiley, 1998. (EN)FRANK, H. Fyzika a technika polovodičů SNTL, 1990. (CS)MIŠEK, J.; KUČERA, L.; KORTÁN, J. Polovodičové zdroje optického záření. SNTL, 1988. (CS)

Požadavky

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen používat kartézský systém souřadnic a měl by ovládat řešení jednoduchých případů rovnoměrných a rovnoměrně zrychlených pohybů, Newtonovy zákony a zákony zachování energie a hybnosti. Měl by umět popsat základní strukturu hmoty na úrovni atomů, dále vysvětlit pojmy elektrický náboj, elektrický proud. Měl by být schopen využít základní veličiny popisující elektrické a magnetické pole k posouzení vlivu těchto polí na pohyb elektrického náboje. Měl by umět popsat kmitavý mechanický harmonický pohyb a vysvětlit vznik mechanického postupného vlnění. Měl by umět aplikovat základní zákony geometrické optiky (zákon odrazu a lomu) pro řešení šíření světelných paprsků. Student by měl ovládat matematický aparát na úrovni základní práce s vektory, derivace a integrace skalárních a vektorových funkcí skalárního argumentu.Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia na vysoké škole technického směru.

Garant

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Vyučující

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.