Obiettivi formativi
Ottenere una buona conoscenza di base dei principi e delle teorie della fisica degli stati condensati
Prerequisiti
Buona conoscenza della fisica classica e delle basi della fisica quantistica
Contenuti dell'insegnamento
Strutture Cristalline e forze interatomiche Strutture Cristalline e forze interatomiche
Strutture atomiche periodiche, classificazione dei reticoli cristallini, tecniche di diffrazione per la cristallografia: raggi X, elettroni, neutroni, condizioni di Bragg ed equazioni di Laue, reticolo reciproco e zone di Brillouin, classificazione dei reticoli di Bravais, forze di Van der Waals, legame ionico, legame covalente, legame metallico, legame idrogeno, costanti elastiche.
Dinamica atomica nei cristalli e proprietà termiche
Vibrazioni reticolari nei cristalli, quantizzazione delle vibrazioni reticolari, fononi e densità di stati, scattering anelastico da fononi e misura delle curve di dispersione, proprietà termiche: capacità termica, effetti anarmonici, conducibilità termica.
Stati elettronici nei solidi
Oltre il modello dell'elettrone libero, bande di energia, teorema di Bloch, classificazione dei solidi cristallini: metalli, isolanti e semiconduttori.
Semiconduttori
elettroni e buche, stati donori ed accettori, proprietà di trasporto (effetto Hall, risonanza di ciclotrone), effetti termoelettrici, dispositivi a semiconduttore.
Metalli
bande di energia nei metalli e superficie di Fermi, determinazione sperimentale della superficie di Fermi, funzione dielettrica del gas di elettroni, plasmoni, polaritoni, interazioni elettrone-elettrone ed elettrone-fonone, transizione di Mott.
Isolanti
dielettrici, ferroelettrici, soft-modes e transizioni strutturali, processi ottici, eccitoni.
Magnetismo nei solidi
diamagnetismo e paramagnetismo, ordine ferromagnetico, antiferromagnetico e ferrimagnetico, onde di spin, domini magnetici, tecniche di risonanza: EPR, NMR, NQR, Mössbauer, risonanze magnetiche.
Superconduttività
proprietà dei superconduttori, semiconduttori di I e II tipo, teoria della superconuttività: equazioni di London e teoria BCS, effetto Josephson.
Eccitazioni elementari
Seconda quantizzazione: stati, operatori, Hamiltoniane; bosoni e fermioni; esempi di applicazioni.
Programma esteso
si veda la sezione contenuti
Bibliografia
Introduction to Solid State Physics, 8th Edition
C. Kittel (2005 - John Wiley & Sons)
Solid State Physics
N.W. Ashcroft, N.D. Mermin (1987 - Mc Graw Hill)
Solid State Physics
H. Ibach, H. Lüth (2003 - Springer)
Condensed Matter Physics
M.P. Marder
John Wiley & sons Inc. (2000)
Metodi didattici
Lezioni ed esercizi in classe. Test di verifica periodici durante il corso.
Modalità verifica apprendimento
Esame scritto e orale. Durante gli esami scritti e' possibile consultare testi e/o appunti.
