FISICA DELLO STATO SOLIDO
1o MODULO
A. A. 1996-97
Prof. Renzo Vallauri
Oggetto e obiettivi del corso
Il programma del primo modulo riguarderà le tecniche teoriche per trattare i problemi della statica e dinamica dei solidi cristallini. Nel secondo modulo verranno trattati alcuni aspetti fenomenologici e sperimentali connessi alle problematiche più attuali della fisica dello stato solido.
In generale ogni argomento verrà introdotto illustrando la fenomenologia relativa a particolari proprietà dei sistemi fisici in esame, allo scopo di rendere edotto lo studente sulle problematiche da affrontare. All'analisi dei metodi teorici utili per la fisica dello stato solido, farà seguito l'illustrazione di alcuni esempi concreti, per mettere in risalto sia la bontà del metodo come i limiti imposti dalle approsimazioni inerenti al medesimo. Analogamente per quanto riguarda le metodologie sperimentali verrano sottolineate potenzialità e limiti delle medesime.
All'inizio del primo modulo, agli studenti sarà richiesto di rispondere ad un breve test con lo scopo di accertare la loro conoscenza di argomenti di meccanica quantistica, meccanica statistica e struttura della materia. I risultati del test saranno di ausilio per migliorare il livello di presentazione degli argomenti da svolgere.
Argomenti effettivamente svolti
- Il legame nei solidi: covalente, ionico, metallico, di Van dew Walls. Costante di Madelung.
- I reticoli di Bravais; definizione ed esempi. Classificazione delle strutture cristalline.
- Diffrazione di raggi X, neutroni ed elettroni. La legge di Bragg. Ampiezza di scattering.
- Reticolo reciproco e sue propriet⋅. Zone di Brillouin. Esempi.
- Dinamica reticolare. Cella primitiva con una base. Branche acustiche ed ottiche. Catena lineare
mono e bi-atomica. Densit⋅ degli stati. Effetti a bordo zona.
- Scattering anelastico di luce. Effetto Rayleigh e Brilluoin. Effetto Raman.
- Calore specifico: contributo fononico ed elettronico. Approssimazione di elettroni liberi.
Dilatazione termica. Effetti di anarmonicit⋅.
- Elettroni nei solidi. Teoria di Sommerfield. Elettroni quasi liberi. Gap di energia. Teorema di
Block. Funzioni di Wannier. Approssimazione tight-binding, OPW. Pseudopotenziale.
- Moto degli elettroni nei metalli. Conducibilit⋅ elettrica. Teoria classica. Eq. di moto per gli
elettroni in approssimazione semi-classica. Massa efficace. Fenomeni di trasporto. Urto con
fononi ed impurezze. Eq. di Boltzmann. Conducibilit⋅ elettrica. Andamento in temperatura. Effetti
termo-elettrico, Seebeck, Peltier. Legge di Wiedemann-Franz.
- Superconduttivit⋅: aspetti fenomenologici. Aspetti termodinamici della transizione allo stato
superconduttore. Coppie di Cooper. Lo stato BCS. Gap di energia. Determinazione sperimentale.
Calcolo della temperatura critica e confronto con esperimenti. Effetto isotopico. Corrente critica e
campo magnetico critico. Eq. di London e London. Effeto Meissner. Lunghezza di coerenza.
Superconduttori del I e II tipo.
Testi consigliati
H. IBACH , H. LUTH, Solid State Physics, Springer-Verlag, Berlino, 1993
Modalità e svolgimento dell'esame
Il profitto degli studenti verrà accertato mediante un esame orale sugli argomenti trattati durante il corso.
Date dei prossimi appelli d'esame:
Orale: 17.9.97 ore 15,00
Orale: 8.10.97 ore 15,00