84538 - CHARGE TRANSPORT AND OPTICS IN CONDENSED MATTER

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course the students learn the basic aspects of the transport properties of condensed matter, from a classical to a quanto-mechanical approach with non-interacting electrons. The students are able to discuss the main scattering mechanisms controlling charge carrier transport in crystals. The students learn the optical properties of condensed matter and the effect of crystal disorder on the transport properties of condensed matter.

Contenuti

1. Trasporto elettronico nei cristalli. descrizione e modellazione delle quantità che descrivono il trasporto nei cristalli (densità di corrente, conducibilità, mobilità). Calcolo di queste quantità sulla base di diversi modelli (a partire da un modello classico fino ad un modello semiclassico) in un approccio a elettroni non interagenti. Approssimazione della massa efficace, concetto di lacuna. I modelli includono la trattazione di Drude, di Sommerfield, il modello semiclassico. Effetti combinati (termico-elettrico-magnetico) effetti Seebeck, Peltier, effetto Hall e magnetoresistenza. Interazione elettrone- elettrone, modelli di Hartree e di Hartree Fock. Interazione elettrone fonone. Meccanismi di scattering e regola di Mathiessen.Dipendenza della resistività dalla temperatura.
2. Proprietà ottiche dei solidi. Modello fenomenologico, equazioni di Maxwell nella materia e definizione delle funzioni ottiche. Proprietà ottiche dei semiconduttori. Misura della massa efficace. Spettro di assorbimento di un semiconduttore. Transizione banda banda. Proprietà ottiche di un isolante, effetti dielettrici, polaroni e polaritoni. Proprietà ottiche dei conduttori. Spettro di assorbimento, frequenza di plasma. Plasmoni, recenti applicazioni dei plasmoni nelle nanostrutture. Effetti sperimentali e impiego dell'interazione radiazione-materia per lo studio delle proprietà dei solidi. Interazione elastica e inelastica, spettroscipie Raman e Brilloiun, spettroscopia Atom Probe.
3. Impurezze, difetti e disordine nei solidi. Difetti di punto e difetti estesi, dislocazioni. Superfici, stati superficiali. Definizione e misura della funzione lavoro. Effetto del disordine cristallino sulle proprietà di trasporto e ottiche dei solidi. Isolanti di Mott, code di Urbach. 

 

Testi/Bibliografia

Neil W. Ashcroft and N. David Mermin, Solid State Physics, Harcourt College Publisher

M Marder, Condensed matter physics, Wiley

M. S. Dresselhaus SOLID STATE PHYSICS PART II, Optical Properties of Solids, on web.mit.edu

Slides disponibili su campus.unibo.it

Metodi didattici

Lezioni e discussioni di gruppo su argomenti selezionati.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Strumenti a supporto della didattica

Le slide presentate a lezione sono disponibili su campus.unibo.it

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Daniela Cavalcoli