Alkalmazott szilárdtestfizika

A Fizipedia wikiből


Tárgy adatai

  • Tárgyfelelős: Dr. Csonka Szabolcs, egyetemi docens
  • Oktatók: Dr. Halbritter András egyetemi tanár, Dr. Csonka Szabolcs egyetemi docens
  • Kód: BMETE11AF11
  • Követelmény: 2/0/0/V/2
  • Besorolás: fizika BSC alkalmazott fizika szakirányon kötelező tárgy
  • Nyelv: magyar
  • Félévközi számonkérések: -
  • A félév végi osztályzat kialakítása szóbeli vizsga alapján történik.
  • Konzultációk: egyéni egyeztetés alapján
  • Az előadások időpontja és helye: csütörtök 10:15-12:00, F. épület III. lépcsőház 2.emelet 13.

Az előadások fóliái, ajánlott irodalom

Jelszó az előadóktól kérhető. A fóliák linkjei alatt az adott témakörhöz kapcsolódó ajánlott olvasmányokat jelöljük meg.

Vizsgatematika (2018)

A vizsgán mindenki egy tételt húz az alábbi tételek közül, melyet részletesen kell ismertetni. Ezen kívül számos más tétellel kapcsolatban felteszünk gyorsan megválaszolható kérdéseket. A felkészülésnél kérjük, hogy mindenki elsősorban az anyag megértésére helyezze hangsúlyt, és mindenki gondolja végig, hogy az egyes témaköröknek mik a legfontosabb üzenetei. Azon hallgatók, akik az előadások legalább 70%-át végighallgatták a vizsgára hozhatnak magukkal egy A4-es lap méretű (kétoldalas) saját kézírással készített "puskát", mely felhasználható a készüléshez. (A vizsga közben, pl. a villámkérdéseknél ez a segédanyag már nem használható!) Az újrafelhasználás elkerülése végett a vizsga után beszedjük a segédanyagot.

1. Karakterisztikus méretskálák

Moore törvénye, az elektronikai eszközök méretcsökkenése. Karakterisztikus méretskálák: momentumrelaxációs szabadúthossz, fáziskoherencia-hossz, spindiffúziós hossz.

2. Mezoszkopikus transzport I.

Ideális nanovezetékek ellenállása, Landauer-formula, vezetőképesség-kvantálás.

3. Mezoszkopikus transzport II.

Termoelektromos jelenségek, hővezetés, hol termelődik a hő?

4. Mezoszkopikus transzport III.

Koherens és inkoherens transzport, négypont-ellenállás, ellenállások koherens és inkoherens sorba kapcsolása.

5. Makroszkopikus transzport I.

Nemegyensúlyi eloszlásfüggvény, Boltzmann-egyenlet, relaxációs idő közelítés. Boltzmann-egyenlet megoldása homogén hőmérsékletgradiens, illetve homogén elektromos tér esetén.

6. Makroszkopikus transzport II.

Egyenáramú vezetőképesség számolása a Boltzmann-egyenlet alapján. Üres és teli sáv vezetése, izotróp rendszer vezetőképessége. Termoelektromos jelenségek. Fémek ellenállásának hőmérsékletfüggése.

7. Szupravezetés I.

Szupravezetés jelensége, szupravezető elemek és anyagok, Meissner-effektus, tökéletes diamágnesség, kísérlet szupravezető gyűrűvel, London-egyenletek.

8. Szupravezetés II.

Cooper-párok fogalma, tiltott sáv, makroszkópikus hullámfüggvény, koherenciahossz, mágneses tér behatolása, fluxuskvantálás, vortexek, első- és másodfajú szupravezetők.

9. Szupravezetés III.

Josephson-effektus, Shapiro-rezonanciák, SQUID.

10. Félvezetők I.

Félvezetők alaptulajdonságai, sávszerkezet, termikusan gerjesztett töltéshordozók, kémiai potenciál, töltéshordozó koncentráció véges hőmérsékleten.

11. Félvezetők II.

Adalékolt félvezetők, donor és akceptor állapotok, hőmérséklet függő viselkedés

12. Félvezetők III.

Félvezető elektronikai eszközök: Schotky-gát és dióda, p-n átmenet, Zener-dióda, Esaki-dióda, bipoláris tranzisztor, CMOS, MOSFET, Flash memória, HEMT

13. Félvezetők IV.

Félvezető eszközök gyártási lépései, litográfia, rétegnövesztési módszerek, band-engineering, kétdimenziós elektrongáz, félvezető optikai eszközök: lézerek, világító dióda, napelem. Blue-LED.

14. Mágnesség I.

Mágneses alapjelenségek: paramágnesség, diamágnesség, ferromágnesség. Atomok mágneses momentuma: impulzus momentum, spin. Hund szabályok, Landé g-faktor, Curie szuszceptibilitás, Ferromágnesség/Antiferromágnesség: Weiss-tér, Curie-Weiss szuszceptibilitás.

14. Mágnesség II.

Mágneses modellek: Kicserélődési kölcsönhatás eredete, Heisenberg-modell, Direkt-kicserélődés, Kinetikus-kicserélődés, Vezetési elektronok mágneses szuszceptibilitása: Stoner-modell, Mágnesség-sáv modellje.