Fyzikální vlastnosti materiálů FX001

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Fyzikální vlastnosti materiálů FX001"

Dominik Sedláček
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Fyzikální vlastnosti materiálů FX001 Ondřej Caha 1. Vazba v pevné látce, elastické a tepelné vlastnosti materiálů 2. Elektrické vlastnosti materiálů 3. Optické vlastnosti materiálů 4. Magnetické vlastnosti materiálů 5. Supravodiče a grafen

materiálů 2. Elektrické vlastnosti materiálů 3.

2 Fyzikální vlastnosti materiálů 1. Vazba v pevné látce, elastické a tepelné vlastnosti materiálů a) Druhy vazeb, kohezní energie b) Izotropní a neizotropní elastické vlastnosti c) Měrná tepla, teplotní roztažnost, tepelná vodivost d) Fázové přechody 2. Elektrické vlastnosti materiálů a) Elektrická vodivost kovů, polovodičů a izolátorů b) Polarizovatelnost, feroelektrika, piezoelektrika 3. Optické vlastnosti materiálů c) Optická odezva materiálů d) Elektromagnetická vlna v materiálu a na rozhraní e) Kramersovy-Kronigovy relace f) Absorpce mřížky g) Optická odezva volných a vázaných elektronů

Měrná tepla, teplotní roztažnost, tepelná vodivost d) Fázové přechody 2.

3 Fyzikální vlastnosti materiálů 4. Magnetické vlastnosti materiálů a) Diamagnetika b) Paramagnetika c) Interakce magnetických momentů d) Feromagnetika, antiferomagnetika, ferity 5. Supravodiče a grafen e) Supravodivost f) Materiály s lineární disperzí grafen

c) Interakce magnetických momentů d) Feromagnetika,

4 Fyzikální vlastnosti materiálů Literatura Obecná: N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, Solid state physics, Thomson Learning J. I. Gersten, F. W. Smith, The physics and chemistry of materials, Wiley Ch. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia Praha 1985, (Introduction to solid state physics, Wiley NJ, 8th edition 2005). J. Singleton, Band theory and electronic properties of solids, Oxford University Press Optické vlastnosti: A. M. Fox, Optical properties of solids, Oxford University Press E. Schmidt et al., Optické vlastnosti pevných látek, SPN Praha E. D. Palik, ed., Handbook of optical constants of solids, Academic Press Orlando Magnetismus: S. J. Blundell, Magnetism in condensed matter, Oxford University Press 2001.

Singleton, Band theory and electronic properties of solids, Oxford University Press 2001. Optické vlastnosti: A. M. Fox, Optical properties of solids, Oxford University Press 2002. E.

5 Fyzikální vlastnosti materiálů FX Vazba v pevné látce, elastické a tepelné vlastnosti materiálů 2. Elektrické vlastnosti materiálů 3. Optické vlastnosti materiálů 4. Magnetické vlastnosti materiálů 5. Supravodiče a grafen

6 Fyzikální vlastnosti materiálů 1) Vazba v pevné látce, elastické a tepelné vlastnosti materiálů a) Druhy vazeb, kohezní energie klasifikace typu vazeb, periodická soustava prvků, charakteristické vlastnosti a příklady b) Izotropní a neizotropní elastické vlastnosti stlačitelnost, elastické konstanty a jejich souvislosti, symetrie a anizotropie c) Měrná tepla, teplotní roztažnost, tepelná vodivost d) Fázové přechody fáze a skupenství, fázové diagramy a přechody, amorfní materiály, kapalné krystaly

elastické vlastnosti stlačitelnost, elastické konstanty a jejich souvislosti, symetrie a anizotropie c) Měrná tepla, teplotní

7 Periodická tabulka prvků

8 Vazba klasifikace Druh příklad Iontová NaCl LiF Vazebná energie Kcal/mol Kovalentní C diamant SiC Si Kovová Na Fe Molekulární Ar CH Vodíková 12 7 H2O led HF Vazebná charakteristika energie ev/molekula Nesměrová, velké koordinační číslo Malá elektrická vodivost, velká za vysokých teplot iontová Velká IR absorpce Směrová, malé koordinační číslo 7.4 Malá elektrická vodivost (čisté krystaly) Vysoká tvrdost Nesměrová, velké koordinační číslo Velká elektrická vodivost Tažnost, kujnost Nízké body tání a varu 0.08 Málo modifikovány vlastnosti 0.10 molekul Silnější než molekulární vazba

4 číslo Malá elektrická vodivost, velká za vysokých teplot iontová Velká IR absorpce Směrová, malé koordinační číslo 7.4 Malá elektrická vodivost (čisté 12.3 4.

9 Periodická tabulka prvků

10 Elektronová hustota v krystalech

11 Elektronová hustota v krystalech

12 Elektronová hustota v krystalech Chelikovsky, Cohen, Electronic structure and optical properties of semiconductors, Springer, 1989.

13 Vazebná energie prvků v řádcích periodické tabulky

14 Vazba vzácné plyny, Madelungova konstanta Struktura Madelungova konstanta NaCl CsCl ZnS Kittel, Introduction to solid state physics, Wiley, 2005

15 Vazba Iontové krystaly Kittel, Introduction to solid state physics, Wiley, 2005

16 Vazebná energie přechodových kovů Gersten, Smith, The physics and chemistry of materials, Wiley 2001.

17 Periodická tabulka prvků

18 Stlačitelnost Na Mg Al Si P S K Ca Ga Ge As Se Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Jednotky 10-6 bar

5 11 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu 2.3 0.95 0.

19 Stlačitelnost F q2/4πεd2 Napětí E F/d2 B q2/4πεd4 Gersten, Smith, Physics and chemistry of materials

20 Mechanické vlastnosti C11 C12 C44 (C12+2C44)/C11 Fe (BCC) Al (FCC) C (diamant) Si (diamant) GaAs (ZnS) Jednotky 1012 dyn/cm2=107 ncm-2=1011 Nm-2=102 GPa

252 5.774 1.19 Si (diamant) 1.6577 0.6393 0.7962 1.

21 Mechanické vlastnosti křemíku Směrové závislosti Youngova modulu a Poissonova poměru Deformace ve směru [100] je mnohem snazší než [110]. Wortman, J.J., R.A. Evans, J. Appl. Phys. 36, 1965, 153.

22 Mechanické vlastnosti mědi teplotní závislost

23 Tepelná kapacita GaAs a Grüneisenova konstanta Blakemore, J. S., J. Appl. Phys. 53, R123-R181 (1982). Landolt, Bornstein: Springer material database

24 Tepelná kapacita a teplotní roztažnost mědi

25 Fononová disperzní relace GaAs, hustota stavů, Debyeova teplota LO TO LA TA 1 ev = cm cm-1=12.4 mev Landolt, Bornstein: Springer material database

26 Měrná tepelná kapacita Cp (J mol-1 K-1) Cp (J g-1 K-1) Al Fe Pb C (diamant) 6.12 Si 19.3 Ge 23.4 Sn (alfa) 25.77

27 Energie v závislosti na objemu GaAs, teplotní roztažnost Landolt, Bornstein: Springer material database

28 Tepelná roztažnost α (deg-1) l Al 25.5 x 10-6 Fe 12.1 x %Fe + 36% Ni (0.1 20) x C 80% Pt + 20 % Ir 8 x 10-6 málo závislé na teplotě 80% Pt + 20 % Rh 9 x 10-6 málo závislé na teplotě GaAs 5.5 x 10-6 Si 2.33 x 10-6 SiC 4 x 10-6 C (diamant) 1.2 x 10-6

29 Tepelná roztažnost α (deg-1) kaučuk 66 x 10-6 polyetylen 230 x 10-6 teflon (6 220) x 10-6 celuloid 130 x 10-6 epoxy 115 x 10-6 Sklo křemenné 0.42 x 10-6 Corning x 10-6 Corning x 10-6 Corning x 10-6

30 Tepelná vodivost, 0 C, 1 bar λ (W m-1 deg-1) He Ne Ar Kr vzduch Freon 21 (ChCl2F) Hg 8.4

31 Tepelná vodivost, 0 C, 1 bar λ (W m-1 deg-1) Al 210 Cu 285 Ag 423 Au 293 C 628 Si 167 Ge 60.3 A-SiO2 (sklo) 1.34 c-sio2 13

32 Tepelná vodivost mědi teplotní závislost

33 Periodická tabulka prvků teplota tání Kittel, Introduction to solid state physics, Wiley, 2005

34 Fázové přechody, 1 bar tání ( C) var ( C) Hg Al Fe Pt W Si Ge SiO2 1610

35 Fázový diagram H2O

36 Fázový diagram SiO2

37 Fázové diagramy uhlíku J. Geophys. Res. 85 (B12) (1980) 6930.

38 Fázový diagram Fe Superconductivity: Iron cast in exotic role S. S. Saxena and Peter B. Littlewood Nature 412, (19 July 2001)

39 Fázový diagram systému Cu-Ni

40 Fázový diagram systému Pb-Sn

41 Fázový diagram systému Fe-C

42 Fázový diagram systému Fe-C

43 Fázový diagram systému Au-Sn

44 Kapalné krystaly Nematic Smectic A phase C phase Cholestric (chiral nematic) Columnar

45 Kapalné krystaly Termotropické Fázový přechod mezi uspořádanou a neuspořádanou fází s teplotou Lyotropické Fázový přechod je řízen nejan teplotou ale i koncentrací molekul a rozpouštědla Biologické membrány

46 Kapalné krystaly MBBA N-(4-Methoxybenzylidene)-4butylaniline Discotic shape MHPOBC Banana shape

47 Kapalné krystaly No field Electric field Necessary thickness approx nm only

Podobné dokumenty

Fyzikální vlastnosti materiálů FX001

Fyzikální vlastnosti materiálů FX001 Ondřej Caha 1. Vazba v pevné látce, elastické a tepelné vlastnosti materiálů 2. Elektrické vlastnosti materiálů 3. Optické vlastnosti materiálů 4. Magnetické vlastnosti