Ατομική και ηλεκτρονιακή δομή των στερεών

Εισαγωγή. Βασικά σημεία Θερμοδυναμικής, Στατιστικής και Κβαντομηχανικής. Μελέτη των στερεών στα πλαίσια του μοντέλου Jellioum: Μοντέλο Jellioum, Βασικά χαρακτηριστικά της στερεάς ύλης. Κίνηση των ηλεκτρονίων (Κυματαριθμός Fermi και ενέργεια Fermi). Περιοδικότητα και κρυσταλλική δομή: Ορισμοί και θεωρήματα, Ταξινόμηση των πλεγμάτων Bravais και των σύνθετων κρυσταλλικών δομών, Αντίστροφο πλέγμα και ζώνες Brillouin. Εισαγωγή στη μέθοδο LCAO. Μοριακό ιόν του υδρογόνου. Ετεροπολικός ή ιοντικός δεσμός (NaCl) και το μόριο του Βενζολίου. Η LCAO σε απλοϊκά μοντέλα «στερεών»: Άπειρο μονοδιάστατο στοιχειακό «στερεό», Μονοδιάστατο ιοντικό «στερεό» με ένα ή δύο τροχιακά ανά άτομο. Ταλαντώσεις του πλέγματος σε μονοδιάστατο περιοδικό μέσο. Ημιαγωγοί Ι: Χαρακτηριστικά των ημιαγωγών. Ημιαγωγοί άμεσου και έμμεσου χάσματος. Οπτική απορρόφηση. Εξιτόνια. Συζευγμένα εκκρεμή. Σχέσεις διασποράς και τρόποι ταλαντώσεων των λεγμάτων. Φωνόνια.

Στόχοι Μαθήματος

Πρωταρχικός στόχος του μαθήματος είναι η εκπαίδευση του φοιτητή στις βασικές αρχές του ατομικής και ηλεκτρονιακής δομής των στερεών και η απόκτηση εμπειρίας στις βασικές θεωρίες που υπάρχουν για τη περιγραφή της ηλεκτρονικής δομής και της κρυσταλλογραφίας ξεκινώντας από το είδος του δεσμού που θα δημιουργηθεί ανάμεσα στα άτομα που θα οδηγήσει στη δημιουργία ενός κρυστάλλου λόγω του είδους των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στοιβάδας. Σημαντικό ρόλο παίζει η ενεργή συμμετοχή των φοιτητών σε συζητήσεις και στην επίλυση προβλημάτων στο πίνακα καθ’ όλη την διάρκεια του εξαμήνου..

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Κβαντική Μηχανική, Επιστήμη των Υλικών

Περιεχόμενα

1. Εισαγωγή. 2. Μοντέλο Jellium. 3. Περιοδικότητα και κρυσταλλική δομή. 4. Εισαγωγή στη μέθοδο Γραμμικός Συνδυασμός Ατομικών Τροχιακών. 5. Ημιαγωγοί. 6. Μοντέλο συζευγμένων εκκρεμών .