Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Podstawy fizyki ciała stałego 2
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-1-609-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
6
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Toboła Janusz (tobola@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W005 Student posiada wiedzę o sekwencji modeli teoretycznych (od modelu fluidu przewodzącego do teorii pasmowej) opisujących własności elektronowe ciała stałego. FT1A_W04, FT1A_W06, FT1A_W03, FT1A_W01 Egzamin
M_W006 Student posiada wiedzę o zastosowaniu tych modeli do zrozumienia własności fizycznych metali i półprzewodników, oraz znaczenie tych własności dla zastosowań tych materiałów FT1A_W04, FT1A_W06, FT1A_W03, FT1A_W01 Egzamin
Umiejętności
M_U004 Student potrafi prowadzić obliczenia związane z tematyką przedmiotu FT1A_U02, FT1A_U01, FT1A_U04 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne
M_K004 Student angażuje się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym, i potrafi dobrze sformułować swoje argumenty FT1A_K02, FT1A_K01 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W005 Student posiada wiedzę o sekwencji modeli teoretycznych (od modelu fluidu przewodzącego do teorii pasmowej) opisujących własności elektronowe ciała stałego. + - - - - - - - - - -
M_W006 Student posiada wiedzę o zastosowaniu tych modeli do zrozumienia własności fizycznych metali i półprzewodników, oraz znaczenie tych własności dla zastosowań tych materiałów + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U004 Student potrafi prowadzić obliczenia związane z tematyką przedmiotu - + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K004 Student angażuje się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym, i potrafi dobrze sformułować swoje argumenty - + - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Tematem fizyki ciała stałego II są własności elektronowe, czyli własności materii skondensowanej, które można zrozumieć jako wynik istnienia elektronów i ich oddziaływania ze strukturą atomową.
Poniżej spis tytułów wykładów:

1. Klasyczna teoria przewodzącego fluidu (2 godz)
2. Klasyczny i kwantowy model elektronów swobodnych (2 godz.)
3. Zastosowanie modelu swobodnych fermionów w astrofizyce (2 godz.)
4. Elektrony w potencjale periodycznym (2 godz.)
5. Numeryczne obliczenia struktury elektronowej (2 godz.)
6. Metale, półprzewodniki i izolatory w teorii pasmowej (2 godz.)
7. Własności optyczne i termiczne metali (2 godz.)
8. Przewodnictwo elektryczne metali czystych i stopów (2 godz.)
9. Magnetyzm elektronów wędrownych (2 godz.)
10. Półprzewodniki samoistne (2 godz.)
11. Półprzewodniki domieszkowe (2 godz.)
12. Złącze p-n. Rozwój elektroniki ciała stałego (2 godz.)
13. Nanostruktury (2 godz.)
14. Fizyka powierzchni ciała stałego (2 godz.)
15. Granice modelu pasmowego (2 godz.)

Ćwiczenia audytoryjne:

1. Modele fluidu i gazu elektronowego (4 godz.)
Efekty kształcenia:
- student potrafi obliczyć koncentrację elektronów dla danej struktury,
- student potrafi obliczyć współczynniki odbicia i głębokości wnikania dla modelu fluidu,
- student potrafi wykonać obliczenia związane z rozwiązaniem kwantowego modelu elektronów swobodnych

2. Teoria pasmowa (2 godz.)
Efekty kształcenia:
- student potrafi zinterpretować wyniki numerycznych obliczeń struktury pasmowej,
- student potrafi określić możliwość/konieczność stanu metalu lub niemetalu dla danej struktury,

3. Własności elektronowe metali (4 godz.)
Efekty kształcenia:
- student potrafi zinterpretować wyniki spektroskopii fotoemisji,
- student potrafi obliczyć parametry mikroskopowe (czas relaksacji, droga swobodna) na podstawie parametrów transportowych,
- student potrafi zinterpretować zależność rezystancji od temperatury i wykorzystać do cechowania termometru oporowego.

4. Własności elektronowe półprzewodników (4 godz.)
Efekty kształcenia:
- student potrafi oszacować koncentrację elektronów i dziur w półprzewodniku samoistnym i domieszkowym,
- student potrafi określić pierwiastki domieszkowe potrzebne do uzyskania określonych funkcji, np. regulacji koncentracji nośników i szerokości przerwy energetycznej,
- student potrafi zinterpretować wyniki pomiarów określających parametry półprzewodników.

5. Inne
- student potrafi wykonać inne analizy i obliczenia związane z tematyką wykładów

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 45 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 15 godz
Przygotowanie do zajęć 28 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Oceny z ćwiczeń rachunkowych C oraz z egzaminu E obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia arytmetyczna ocen z egzaminu E i z ćwiczeń rachunkowych C:
OK = 0.5 x E + 0.5 x C

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego w zakresie podstawowym
Znajomość podstaw fizyki kwantowej
Zaleczenie przedmiotu „Fizyka ciała stałego I”

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Kittel, C., Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN 1999. (ew. wydanie 1970)
Ibath H., Lüth H., Fizyka ciała stałego, PWN 1996
Ascroft N. W., Mermin N. D., Fizyka ciała stałego, PWN Warszawa 1986
Zięba A., Kosturek R., opracowanie Teoria Pasmowa (na serwerze OEN AGH)

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak