Опис навчальної дисципліни

Дисципліна «Квантова теорія твердого тіла» розроблена таким чином, щоб надати учасникам відповідні теоретичні знання, уміння, навички, загальні та фахові компетентності для продукування нових ідей, розв’язання проблем у галузі фізики твердого тіла. Тому у курсі представлені відповідні теоретичні дані та передбачене виконання лабораторних робіт, пов’язаних з застосуванням квантово-механічних і класичних методів моделювання зонної структури твердих тіл, вивчення їхніх електричних та магнітних властивостей.

Метою і завданням навчальної дисципліни “Квантова теорія твердого тіла» є навчити майбутніх спеціалістів  володіти сучасними методами опису електронних властивостей твердих тіл, а саме ознайомити їх з основними квантово-механічними поняттями у фізиці твердого тіла. Навчити майбутніх спеціалістів самостійно проводити розрахунки енергетичного спектра та зонної структури твердих тіл із використанням низки квантово-механічних методів, серед яких є метод лінійної комбінації атомних орбіталей, метод суперкомірок, метод плоских хвиль, метод ортогоналізованих плоских хвиль та інші. Ознайомити студентів із методиками першопринципних розрахунків електронних властивостей твердих тіл за допомогою побудови рядів теорії збурень за псевдопотенціалом електрон-іонної взаємодії. Навчити студентів самостійно використовувати вищезгадані методи для теоретичного прогнозування та інтерпретації експерименту.

В результаті вивчення цього  курсу студент буде

знати: традиційні методи розрахунку зонної структури твердих тіл, а саме метод лінійної комбінації атомних орбіталей, метод комірок, метод приєднаних плоских хвиль, метод плоских, ортогоналізованих та повністю ортогоналізованих плоских хвиль тощо..

вміти: оцінювати властивості електронного газу в основному стані, розраховувати його термодинамічні властивості; застосовувати метод ЛКАО до простих молекул і ідеальних кристалів; застосовувати метод псевдопотенціалу для опису електронної структури і властивостей твердих тіл; застосовувати відповідний метод розрахунку зонної структури у залежності від типу досліджуваного об’єкту; проводити розрахунки формфакторів псевдопотенціалів; проводити процедуру екранування локальних та нелокальних модельних потенціалів; вибирати оптимальну модель та метод розрахунку параметрів першопринципних потенціалів та псевдопотенціалів.