Solid State Physics I

Ga naar: navigatie, zoeken

Samenvattingen

Klik hier om de samenvattingen te bekijken

Algemeen

Dit vak wordt door professor Van Haesendonck gegeven aan de eerste master fysica. Dit jaar stonden er 5 punten op een presentatie over een gegeven onderwerp (er was keuze uit 3 onderwerpen: Kondo effect, Carbon Nanotubes, metaal-isolator overgang). Verder zijn er tot 3 bonuspunten te verdienen met een computationele oefening over bandstructuren.

Opmerking: de inhoud van dit vak kan volgend jaar wel eens anders zijn, dit jaar stonden op het programma: elektron-elektron interacties(Hartree Fock, screening en DFT), fononen in metalen, bandstructuren (theoretisch en experimenteel), neutronscattering en de inhoud van de presentaties van de andere studenten (dit is al even geleden denk ik) De inhoud van 2011 was dezelfde, maar zonder de presentaties.

Examenvragen

30 januari 2012

Vraag 1 De Bloch-benadering werkt goed voor de valentie-elektronen die slechts een kleine effectieve potentiaal voelen ten gevolge van de aanwezigheid van de ionen. Waarom is deze potentiaal inderdaad klein voor de valentie-elektronen? Hoe kan men dit meer formeel incorporeren in de berekeningen van de bandstructuur. Hoe wordt de effectieve potentiaal dan bepaald?

Vraag 2 Deze tweede vraag gaat over de publicatie van Satya Bulusu et al. (Proceedings of the National Academy of Sciences of the Uneted States of America 103, 8326 (2006)). Welke experimentele resultaten zij beschikbaar? Hoe laten de DFT-gebaseerde simulaties toe om te bepalen wat de stabiele geometrieën zijn van de metaalclusters? Hoe kunnen de resultaten van de DFT-gebaseerde berekeningen vergeleken worden met de experimentele resultaten en wat kan besloten worden uit deze vergelijking?

Vraag 3 Beschrijf de verschillende fysische processen die bijdragen tot de respons van een bulk alkalimetaal op elektromagnetische straling; Wat zijn de verschillende releante frequentiegebieden (relevante fotonenergieën)?

Vraag 4 Los oefening 8 op aan het einde van hoofdstuk 14 in het boek van Kittel.

22 januari 2010

Vraag 1 How does a bulk alkali metal responds to EM radiation? What are the different relevant frequency ranges (ranges of photon energy)?

Vraag 2 Describe the interaction between 2 electrons in the Fermi sea of a metal when the influence of the vibrating lattice is taken into acound. How can this result in an effective attractive interaction between the electrons?

Vraag 3 Hollow golden cages Which experimental results are available? What type of DFT based approach is used? What is the stable geometry of the clusters? How can the results of the DFT based calculations be linked to the experimental results and what can be concluded from this computation?

25 januari 2010

Vraag 1 How does the Hartree-Fock approximation take into account the Coulomb repulsion between the electrons? What can we learn from this approximation concerning the satbility of the Fermi sea of free electrons?

Vraag 2 How can we describe the phonons in a metal by taking into account the positive ions? What can we learn from this approach concerning the way we need to perform DFT based calculations of the phonon spectrum?

Vraag 3 This third question is about the article of I.A. Morrison et al (Physical Review B39,1575 (1989)). What is the experimental relevance of the work by I.A. Morrison et al? What type of DFT based approach is used and how does this allow to describe the stability of specific crystallographic structures?


Januari 2008

Tot in detail uit te werken:

  • Hoe houdt de benadering van Hartree en Fock rekening met de Coulomb-afstoting tussen de elektronen? Pas deze benadering toe om na te gaan hoe het gedrag van vrije elektronen beïnvloed wordt door de Coulomb-interactie. Wat leert deze benadering ons over de homogeniteit van de ladingsverdeling der elektronen? Is deze benadering praktisch bruikbaar om bij berekeningen van de bandstructuur de Coulombafstoting in rekening te brengen?
  • De Bloch benadering werkt goed voor de valentie-elektronen die slechts een kleine effectieve potentiaal voelen ten gevolge van de aanwezigheid van de ionen. Waarom is deze potentiaal inderdaad klein voor de valentie-elektronen? Hoe kan men dit meer formeeel incorporeren in de berekeningen van de bandstructuur? Hoe wordt de effectieve potentiaal dan bepaald?

Enkel schematisch uit te werken, een gedetailleerde bespreking volgt op het mondeling.

  • Hoe kan men de schalingstheorie voor de metaal-isolator overgang experimenteel verifiëren?
  • Hoe ontstaat bij het Kondo effect een niet magnetische toestand bij voldoende lage temperatuur? Hoe kan men door gebruik te maken van quantum dots de overgangstemperatuur naar deze niet magnetische toestand controleren?
  • Waarom krijgt de studie van de elektronische structuur van koolstof nanobuizen en van grafeen zo veel aandacht?