Hoppa till huvudinnehållet

IM2601 Fasta tillståndets fysik 6,0 hp

Detta är en introduktionskurs inom fasta tillståndets fysik och tar upp de mest centrala begreppen inom det enskilt största forskningsområdet inom moderna fysik.

Kursomgångar saknas för tidigare och kommande terminer, samt för innevarande termin.
Rubriker med innehåll från kursplan IM2601 (HT 2009–) är markerade med en asterisk ( )

Innehåll och lärandemål

Kursinnehåll

Klassifiering av fasta material genom atomstruktur, mikrostruktur, atombinding, olika sorters kristallin ordning. Direkta och reciproka gittret. Röntgenanalys och dess anvädning för att bestämma gitterstrukturen hos ett material. Modeller för elektroner och gittervibrationer (fononer) i kristallina material (speciellt fria elektronmodellen, Debye-modellen, Einstein-modellen). Elektroner i verkliga material, Brillouinzoner, bandstruktur, Fermiytor. Den grundläggande fysikaliska förståelsen av diverse material och materialegenskaper: metaller, halvledare, isolatorer, dielektrika, ferroelektrika, supraledning, dia-, para-, ferro- och antiferro-magnetism, optiska egenskaper. pn-övergången i halvledarmaterial.

Lärandemål

Denna kurs är en introduktionskurs till fasta tillståndets fysik och tar upp de mest centrala begreppen inom det enskilt största forskningsområdet inom modern fysik. Kursen utnyttjar metoder och principer från praktiskt taget alla andra kurser som ingår i den grundläggande teknisk fysikutbildningen på KTH. Efter avslutad kurs förväntas studenterna kunna:

  • Klassifiera verkliga fasta material utifrån grundläggande begrepp som atomarrangemang, mikrostruktur och kristallbinding.
  • Använda kristallina materialens gitterstruktur både i det reella rummet och i det reciproka rummet (k-rummet) samt kunna transformera mellan dessa båda rum.
  • Kunna tillämpa teorin för röntgenspridning i det reciproka rummet för att bestämma gitterstrukturen hos kristallina material samt kunna utnyttja dessa principer vid andra materievågor. 
  • Formulera grundläggande modeller för elektronernas och gittervibrationernas (fononernas) inverkan på kristallina materials fysik, kunna utföra beräkningar på dessa modeller samt både kvantitativt och kvalitativt kunna relatera de slutsatser som framkommer av modellerna till experimentellt uppmätta egenskaper hos material.
  • Formulera elektronegenskaper i en periodisk potential, förklara vilka faktorer som påverkar bandstrukturen hos ett kristallint material samt utifrån detta utveckla en kvalitativ förståelse av kopplingen mellan ett materials bandstruktur och dess elektriska/optiska egenskaper.
  • Beräkna några fysikaliska parameterar hos ett halvledande material samt förklara de grundläggande fysikaliska principerna bakom en pn-övergång.
  • Förklara de fysikaliska principerna för olika typer av elektriska och magnetiska fenomen i fasta material (såsom exempelvis paraelektricitet, dielektricitet, ferroelektricitet, supraledning, paramagnetism, diamagnetism, ferromagnetism, antiferromagnetism etc) samt i relevanta fall relatera dessa till makroskopiskt uppmätbara fysikaliska egenskaper.

Kursupplägg

Ingen information tillagd

Kurslitteratur och förberedelser

Särskild behörighet

Högskolestudier motsvarande minst 120 hp inom teknik eller naturvetenskap, samt Engelska A.

Rekommenderade förkunskaper

Grundläggande universitetsfysik inom termodynamik, optik, elektroteknik, kvantfysik och statistisk fysik.

Utrustning

Ingen information tillagd

Kurslitteratur

Charles Kittel, Introduction to solid state physics, 8th edition, John Wiley and Sons Inc. (2005), ISBN: 978-0-471-41526-8

Östen Rapp, 100 lösta problem i fasta tillståndets fysik, KTH (2007)

Laborationsinstruktioner från kursansvarig

Examination och slutförande

När kurs inte längre ges har student möjlighet att examineras under ytterligare två läsår.

Betygsskala

A, B, C, D, E, FX, F

Examination

  • LAB1 - Laborationer, 1,5 hp, betygsskala: P, F
  • TEN1 - Tentamen, 4,5 hp, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s samordnare för funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Skriftlig tentamen (TEN1), 4.5 hp samt laborationer (LAB1), 1.5 hp

Möjlighet till komplettering

Ingen information tillagd

Möjlighet till plussning

Ingen information tillagd

Examinator

Profile picture Magnus Andersson

Etiskt förhållningssätt

  • Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
  • Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
  • Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.

Ytterligare information

Kurswebb

Ytterligare information om kursen kan hittas på kurswebben via länken nedan. Information på kurswebben kommer framöver flyttas till denna sida.

Kurswebb IM2601

Ges av

SCI/Tillämpad fysik

Huvudområde

Teknisk fysik

Utbildningsnivå

Avancerad nivå

Påbyggnad

IM2602 Fasta tillståndets fysik, tilläggskurs

Specialiserade kursen inom området

Kontaktperson

Magnus Andersson

Övrig information

Kursen utvärderas och utvecklas i enlighet med KTH:s policy för kursanalys.

Kursen ersätts från och med 2017 av SK2750.