Podstawy fizyki ciała stałego

"Z A T W I E R D Z A M"
Dziekan Wydziału Nowych Technologii i Chemii
Warszawa, dnia ..........................
SYLABUS PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU: Podstawy fizyki ciała stałego
The basic of solid state physics
Kod przedmiotu: WTCFXCSI-Pf
Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): ..............................WTC...........................................
(prowadząca kierunek studiów)
Kierunek studiów: ........................fizyka techniczna...........................................
Specjalność: bez specjalności
Poziom studiów: ………………….studia pierwszego stopnia……………………….
Forma studiów: ………….….….…..studia stacjonarne…………………………………..
Język prowadzenia: ................................................polski..........................................
Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego ............................2012/2013...................
1. REALIZACJA PRZEDMIOTU
Osoba(-y) prowadząca(-e) zajęcia (koordynatorzy): prof. dr hab. inż. Jarosław RUTKOWSKI
PJO/instytut/katedra/zakład WTC/IFT/ZFCS
2. ROZLICZENIE GODZINOWE
forma zajęć, liczba godzin/rygor
(x egzamin, + zaliczenie, # projekt)
semestr
IV
razem
wykłady
ćwiczenia
laboratoria
60
30x
16+
14+
projekt
punkty
ECTS
seminarium
5
3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI

nazwa przedmiotu: Fizyka. Wymagania wstępne: znajomość podstawowych pojęć i praw fizycznych związanych z budową materii,

nazwa przedmiotu: Matematyka. Wymagania wstępne: znajomość rachunku różniczkowego
i całkowego.
4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA
Symbol
Efekty kształcenia
odniesienie do
efektów kształcenia dla kierunku
W1
Ma wiedzę w zakresie podstawowych pojęć i praw fizyki ciała stałego.
K_W01
W2
Ma uporządkowaną wiedzę z teorii elektronowej ciał stałych.
K_W09, K_W10
W3
Zna metody pomiaru właściwości ciał stałych oraz podstawy metrologii.
K_W15, K_W17
W4
Ma wiedzę ogólną w zakresie związków zjawisk fizycznych występujących
w ciałach stałych z właściwościami tych materiałów.
Potrafi powiązać strukturę pasmową z optycznymi i elektrycznymi właściwościami ciał stałych.
Umie zbudować stanowisko, przeprowadzić pomiary i je opracować, a
także zinterpretować w kontekście posiadanej wiedzy z fizyki ciała stałego.
U1
U2
K_W09, K_W21
K_U15
K_U09
U3
Ma umiejętność samokształcenia się.
K_U06
K1
Potrafi pracować i współdziałać w grupie.
K_K05
5. METODY DYDAKTYCZNE
wykład: metoda słowna z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych,
ćwiczenia: rozwiązywanie przykładowych zadań,
ćwiczenia laboratoryjne: pomiar wybranych właściwości ciał stałych. Obejmują budowę stanowiska pomiarowego, wykonanie pomiarów oraz opracowanie wyników i wyciągnięcie wniosków.



6. TREŚCI PROGRAMOWE
temat/tematyka zajęć
lp
liczba godzin
wykł.
ćwicz.
1.
Cel wykładu. Podział ciał stałych.
2
2.
Elementy krystalografii: sieć krystaliczna ciał stałych,
układy krystalograficzne, proste struktury krystalograficzne.
2
2
Sieć odwrotna. Dyfrakcja promieni rentgenowskich;
metoda Bragga, metoda Lauego. Defekty sieci krystalicznej.
2
2
4.
Ciała bezpostaciowe. Wiązania w ciałach stałych.
2
2
5.
Drgania sieci krystalicznej. Model jednowymiarowej
sieci monoatomowej. Fonony akustyczne i optyczne.
2
2
6.
Mechanika kwantowa w ciele stałym. Model elektronów
swobodnych i prawie swobodnych. Przybliżenie elektronów silnie związanych.
2
7.
Masa efektywna, pojęcie dziury.
2
8.
Gaz elektronów swobodnych.
2
9.
Przewodnictwo i ciepło właściwe elektronów w metalach.
2
10.
Statystyka nośników w półprzewodnikach.
2
11.
Półprzewodniki samoistne i domieszkowe.
2
12.
Zjawiska transportu w kryształach; ruchliwość nośników, czas relaksacji. Przewodnictwo elektryczne półprzewodników.
2
13.
Siła termoelektryczna. Efekt Peltiera. Efekt Halla.
2
14.
Równanie ciągłości; dyfuzja i unoszenie nierównowagowych nośników ładunku.
2
15.
Półprzewodniki niejednorodne: złącze p-n, heterozłącza.
2
3.
Razem
30
lab.
proj.
semin.
.....
......
2
4
2
2
4
2
4
2
16
14
7. LITERATURA
podstawowa:

A. Sukiennicki, A Zagórski: Fizyka ciała stałego, Warszawa, 1984

K. W. Szalimowa: Fizyka półprzewodników, Warszawa, 1974

H. Ibach, H. Luth: Fizyka ciała stałego, Warszawa, 1996
uzupełniająca:

D. Schroder: Semiconductor material and device characterization, J. Wiley & Sons 1990

D. Senczyk: Fizyka ciała stałego – zbiór zadań z rozwiązaniami, Skrypt, 1980

P.S. Kiriejew: Fizyka półprzewodników, Warszawa, 1991
8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA







ćwiczenia: sprawdziany na zajęciach i zaliczenie jednego kolokwium z całego materiału;
laboratoria: teoria i sprawozdanie z każdego ćwiczenia;
egzamin – pisemno-ustny, można przystąpić pod warunkiem zaliczenia laboratoriów i ćwiczeń;
efekty W1, W2, W4, U1 sprawdzenie pisemne na ćwiczeniach;
efekt U3 – sprawdzenie pisemne na egzaminie tematów zleconych do opracowania;
efekt W1, W3, U2 – zaliczenie sprawozdania z laboratorium oraz ustne sprawdzenie wiedzy odnośnie stosowanych metod pomiarowych i opracowania wyników pomiarów;
efekt K1 – ocena sprawności wykonania pomiarów w grupie.
autor(rzy) sylabusa
kierownik jednostki organizacyjnej
odpowiedzialnej za przedmiot
………………………….
................................
prof. dr hab. inż. Jarosław Rutkowski
prof. dr hab. inż. Leszek R. Jaroszewicz