Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 1: Cấu trúc tinh thể của vật rắn - Phạm Đỗ Chung

Nội dung text: Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 1: Cấu trúc tinh thể của vật rắn - Phạm Đỗ Chung

1. VẬT LÍ CHẤT RẮN Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Giới thiệu về Vật lí chất rắn Vật lí chất rắn = Solid state physics Condensed matter physics Condensed matter = 1/3 Physics* *Kazi Arafat Ahmed’s lecture (Youtube) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 2
3. Tại sao cần Vật lí chất rắn? • VLCR là thế giới xung quanh chúng ta • Ứng dụng từ các nghiên cứu VLCR PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 3
4. Những vật liệu của tương lai Aerogel Meltamaterials ALON Aluminium Oxynitride PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 4
5. Đối tượng và mục tiêu Đối tượng: 1. Vật rắn có cấu trúc tinh thể (Crystalline) a) Kim loại b) Gốm c) Polymer, 2. Vật rắn không có cấu trúc tinh thể 3. Vật rắn vô định hình Mục tiêu: Giải thích được các tính chất từ, cơ, nhiệt, điện, quang của vật rắn. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 5
6. MỤC LỤC • Chương 1: Cấu trúc tinh thể của vật rắn • Chương 2: Dao động của mạng tinh thể • Chương 3: Khí electron tự do, mặt Fermi • Chương 4: Lí thuyết dải năng lượng • Chương 5: Bán dẫn • Chương 6: Tính chất từ của vật rắn • Chương 7: Siêu dẫn PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 6
7. Chương 1 • Cấu trúc tinh thể của vật rắn (Crystallography) 1. Mạng không gian, ô sơ cấp 2. 7 hệ tinh thể 3. Các yếu tố đối xứng trong mạng không gian 4. 14 ô mạng Bravais 5. Ô đơn vị (vs ô sơ cấp) 6. Chỉ số Miller của đường thẳng, mặt phẳng mạng 7. Một số cấu trúc tinh thể đơn giản 8. Nhiễu xạ trên cấu trúc tuần hoàn 9. Mạng đảo, các định lí mạng đảo 10. Vùng Brillouin 11. Các loại liên kết trong chất rắn Introduction to Solid state physics, Kittel (Wiley)-8th: Chương 1, 2, 3 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 7
8. Chương 2 • Dao động của mạng tinh thể 1. Dao động của mạng ba chiều 2. Dao động của mạng một chiều một loại nguyên tử 3. Dao động của mạng một chiều hai loại nguyên tử 4. Lượng tử dao động: Phonon 5. Nhiệt dung của vật rắn 6. Sự giãn nở vì nhiệt Introduction to Solid state physics, Kittel (Wiley)-8th: Chương 4, 5 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 8
9. Chương 3 Khí electron tự do, mặt Fermi 1. Khí electron cổ điển (mô hình Drude) 2. Khí electron lượng tử (mô hình Sommerfeld) 3. Nhiệt dung của khí electron, nhiệt dung của kim loại 4. Sự dẫn điện của electron, định luật Ohm 5. Sự dẫn nhiệt của electron, định luật Wiedemann Franz Solid state physics, Ashcroft and Mermin: Chương 1 Introduction to Solid state physics, Kittel (Wiley)-8th: Chương 6 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 9
10. Chương 4 Lí thuyết dải năng lượng 1. Electron trong trường thế tuần hoàn của tinh thể 2. Mô hình electron liên kết yếu (định tính) 3. Mô hình electron liên kết mạnh (định tính) 4. Kim loại, bán dẫn và điện môi 5. Hàm Bloch 6. Mô hình electron liên kết yếu (định lượng) 7. Mô hình electron liên kết mạnh (định lượng) 8. Phương trình chuyển động của electron và lỗ trống Introduction to Solid state physics, Kittel (Wiley)-8th: Chương 7 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 10
11. Chương 5 Bán dẫn 1. Cấu trúc dải năng lượng, mức năng lượng Fermi. 2. Bán dẫn tinh khiết. 3. Bán dẫn có tạp chất, nồng độ hạt tải. 4. Bán dẫn suy biến. 5. Hiệu ứng Hall trong bán dẫn. 6. Lớp tiếp xúc p-n. Fundamentals of Semiconduoctors: Physics and Materials Properties, Peter Y.Ui and Manuel Cardona. Physics of Semiconductor Devices, Simon M. Sze, Kwok K. Ng PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 11
12. Chương 6 Tính chất từ của vật rắn 1. Moment từ của electron 2. Moment từ nguyên tử, qui tắc Hund 3. Phân loại vật liệu từ 4. Nghịch từ 5. Thuận từ 6. Sắt từ 7. Cấu trúc domain và sự từ hóa của vật liệu Introduction to Solid state physics, Kittel (Wiley)-8th: Chương 11&12 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 12
13. Chương 7 Siêu dẫn 1. Giới thiệu về siêu dẫn 2. Các tính chất chung của siêu dẫn 3. Phân loại siêu dẫn 4. Sự lượng tử hóa từ thông, định luật Meissner. 5. Siêu dẫn nhiệt độ cao Introduction to Solid state physics, Kittel (Wiley)-8th: Chương 10 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 13
14. REFERENCES • Tài liệu chính: Introduction to Solid state physics, C. Kittel (Wiley) 2004-8th Vật lí chất rắn, Nguyễn Thế Khôi và Nguyễn Hữu Mình • Sách tham khảo: Fundamentals of Materials, William D. Callister (Wiley)-5th The Oxford Solid State Basics, Steven H. Simon (Oxford) Cơ sở vật lý chất rắn, Đào Trần Cao, (ĐHQGHN) 2004 Physics of Semiconductor Devices, Simon M. Sze, Kwok K. Ng • Sách tham khảo nâng cao: Solid state physics, Ashcroft and Mermin Physics Of Magnetism And Magnetic Materials, Buschow and De Boer PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
15. Tài liệu học • Bài giảng, bài tập và tài liệu tham khảo: sites.google.com/hnue.edu.vn/phamdochung PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 15
16. Đánh giá • Chuyên cần = Nộp đủ bài tập và test: 10% • Điểm điều kiện: 30% • Kiểm tra 1: 15% • Kiểm tra 2: 15% • Thi cuối kỳ: 60% 30 tiết lí thuyết + 30 tiết bài tập (11 buổi lí thuyết + 9 buổi bài tập) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 16