Gecondenseerde materie 1

Condensed Matter 1

Studiewijzer 2016/2017

Globale inhoud

The world around us is dominated by solids. Correspondingly, condensed matter physics is the largest sub-discipline in the global physics research scene, and one in which Dutch physics plays a prominent role. This lecture course (GM1) introduces the most important concepts that underpin modern (quantum) condensed matter and materials physics.

GM1 (or CondMat1) - as the course is abbreviated - acts as a good basis for the courses Physics of Energy & Sustainability (50928KEV6Y), GM2 (50922GEM6Y) and the Workshop Natuurkunde (WZI, 5092WONW3Y). It also goes together well with atomic physics (50921ATO3Y and 50922ATO3Y) and quantumfysica 3 (50923QUA6Y).

GM1 addresses the topics of bonding, crystal structure, free electrons in metals, the impact of periodic lattice potential on electronic wavefunction and energy levels, the properties and description of semiconductors and semiconductor devices like LEDs or solar cells. Besides 13 lectures and 13 problem-solving classes, a lab-tour within the UvA's IoP will be organized to give you a taste of how experimental research into solid state materials is really done in practice.

If you would like to:

• understand how the theoretical physics describing the quantum properties of electrons in lattices leads to such a broad variety in the physical properties of materials (metals, insulators, semiconductors)
• understand how the physics behind the electronic and optical properties of solids can be exploited in the devices which underpin unmissable elements of modern society such as the semiconductor transistor, photovoltaics and optoelectronic devices such as LEDs

then this is the course for you.

Studiemateriaal

Literatuur

• J.R. Hook and H.E. Hall, 'Solid state physics', Second Edition, Wiley, ISBN 0-471-92805-4.

Overig

• As appropriate, additional study material will be placed on Blackboard.

Leerdoelen

This course gives a broad overview of a number of important concepts in solid state physics. These provide the quantum physics theory underlying important parts of material science, and give a framework for understanding the physics of material structure, conduction of electricity, the propagation of sound in crystalline solids, as well as the electrical and optical properties of metals and semiconductors.

Having successfully completed this course the student will:

• be able to describe how the microscopic structure of a solid (composition, atomic bonding, crystalline symmetry, defects) influences its electronic and optical properties
• be able to show how the quantum character of electrons and the periodicity of lattice influence the electronic and optical properties of crystalline materials
• be able to explain how the electronic properties of solids are influenced by external factors such as temperature, electric field, or exposure to electromagnetic radiation.
• be able to describe how the electronic and optical properties of representative solids are implemented in various devices, such as the p-n junction in solar cells, in LEDs and in transistors. 

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege

• lecture, in a plenary setting (abbreviated as L)

The lectures are intended to awake interest, providing both context and a first meeting point with the material. They are not intended to be exhaustive or 'enough' on their own for a student to pick up the necessary skills and knowledge to master the course. Following the lectures and using the lecture sheets/notes, plus working with the book, with any additional material on Bb, and crucially active participation in the problem solving classes are essential for success.

GM1 contains lots of concepts that are new to the 2nd year students for which the course is designed. The lectures try to help the students become able to internalise these concepts and - after thought and work from the students' side - the core framework of condensed matter physics at this level should crystallize in the course of this lecture series. The lectures are - naturally - a place at which the astute student can pick up the emphasis and relative importance of the (many) new concepts, factual knowledge and procedures that are offered in class.

• problem solving classes (PSCs)

Active and serious participation in the PSCs and the problems set is a vital part of the success formula for GM1. The test questions in PE1 and E1 are just like the PSC questions, and thus getting to know how to recognise the problem being asked and an efficient route to take to get to the answers are essential skills that are only picked up by doing it. Working in groups is encouraged, but we emphasize that each individual student should be doing the exercises her/himself, using the rest of the group to discuss the material and to help overcome the inevitable blockages that crop up on the way to successful completion of the exercises. Just looking over someone else's shoulder, reading their answers to a problem and saying 'oh yeah…….' does not generally do the trick, so please DIY.

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
• Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het examenonderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
• Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een examenonderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
• Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het examenonderdeel of een gedeelte daarvan.
• Ter uitbreiding van de bovenstaande regels geldt in het eerste semester van het eerste jaar dat een student bij minimaal 80% van de werkcolleges aanwezig dient te zijn. Bovendien moet worden deelgenomen aan eventuele tussentoetsen en verplicht gesteld huiswerk. Als niet aan deze verplichting is voldaan, wordt de student uitgesloten voor de herkansing van het bijbehorende vak. Studenten in het Dubbele Bachelor programma Wis- en Natuurkunde zijn vrijgesteld van deze plicht.
  

Aanvullende eisen voor dit vak:

Aanvullende eisen voor dit vak:

none.

Toetsing

Examination

PE1 - the first partial exam - covers the materials from L1-6 (L7 is a re-cap session) and PSCs1-6 (PSC is a re-cap session).

E1.1 is the second partial exam, and this covers the rest of the material (L8-13, and PSCs 8-13).

RT is the re-take and this always covers the whole of the course material.

GM1 exam rules and calculations (all marks mentioned are out of 10 [ten]):

1. If PE1 is greater than or equal to 5,then
2. E1.1 acts as a second partial exam and if also E1.1 is greater than or equal to 5, and the average of PE1 and E1.1 is greater than or equal to 5.5 (rounding to a six), then: success.
3. If either PE1 or E1.1 are < 5, or their average is <5.5 (rounding to a 6), then the re-take, covering the whole course material, is the only option in this academic year.
4. If PE1 < 5, then E1 acts as a complete exam, both parts E1.1 and E1.2 need to be taken and if E1's mark is greater than or equal to 5.5 (rounding to a six), then: success.
5. If the mark for E1 is <5.5, then the re-take, covering the whole course material is the only option in this academic year.
6. Marks exceeding a 5 for either PE1 or E1.1 can live on, in future GM1 courses, and only the 'missing' partial exam needs to be done. Of course neither partial exam mark can be less than a 5 and the average has to be 5.5 or higher. If this is the case: success.

The Course Manual .pdf on Bb contains a useful flow diagramme explaing this more simply. 

Inzage toetsing

De datum, het tijdstip en de locatie van het inzagemoment staan in het rooster in DataNose.

Opdrachten

PSC exercises

• see PSCs above; WIG being used.

Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:

•    Naam opdracht 1 : beschrijving 2
•    Naam opdracht 2 : beschrijving 1
•    ....

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene ‘Fraude- en plagiaatregeling’ van de UvA. Onder plagiaat of fraude wordt verstaan het overschrijven van het werk van een medestudent dan wel het kopiëren van wetenschappelijke bronnen (uit bijvoorbeeld boeken en tijdschriften en van het Internet) zonder daarbij de bron te vermelden. Uiteraard is plagiaat verboden. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd en streng tegen opgetreden. Bij verdenking van plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Wanneer de examencommissie overtuigd is dat er plagiaat gepleegd is dan kan dit maximaal leiden tot een uitsluiting van al het onderwijs van de opleiding voor een heel kalenderjaar. Zie voor meer informatie over het fraude- en plagiaatreglement van de Universiteit van Amsterdam.www.uva.nl/plagiaat

Weekplanning

Rooster