◎系所教育目標：
本系所之發展方向以光電科學與固態電子為主，在紮實的學術研究基礎下，並與產業界積極合作，發展前瞻性學術研究及技術開發。
本系研究團隊分成三大主軸，彼此相互連結，三大主軸分別為：
(一)光電科學：液晶光學、非線性光學、光學薄膜、光學設計、光電元件、光纖光學、雷射物
理、太陽能電池。
(二)固態物理：量子元件、表面及介面物理、磁性薄膜、奈米物理、自旋電子學。
(三)半導體：半導體薄膜、半導體奈米製程或元件模擬、TFT製程或設計。 |
| ◎核心能力 | 關聯性 |
| 1.培養應用物理知能 | 5 關聯性最強 |
| 2.培養光電科學知能 | 4 關聯性稍強 |
| 3.培養固態電子知能 | 5 關聯性最強 |
| 4.培養實驗技能 | 2 關聯性稍弱 |
◎本學科內容概述：
自己參考多本教科書及上網尋找相關資料所編撰的Power Point講義，並且儘量提供圖畫及動畫，以便能授予學生應有的完整知識及解答抽象的物理概念。而且每年都會更新教材彌補不足之處及增加新知識。 |
◎本學科學習目標：
固態物理導論(II)主要為解釋晶體的電子結構及光學特性所需的基本模型與理論，以有助學生在日後從事實驗研究時有能力來分析及解釋所得之實驗數據。 |
| ◎教學進度： |
| 週次 | 主題 | 教學內容 | 教學方法 |
01
| Introduction | Explain the Syllabus | 講授。 |
02
| Ch.5 Thermal Properties of Crystals | 5.1 Introduction
5.2 Density of states in one dimension
5.2.1 Confined boundary condition
5.2.2 Periodic boundary condition | 講授。 |
03
| Ch.5 Thermal Properties of Crystals | 5.3 Vibrations of Crystals with Monatomic Basis
5.3.1 Longitudinal polarization
5.3.2 Transverse polarization
5.4 Density of states in three dimensions
5.5 Anharmonic crystal interactions | 講授。 |
04
| Ch.5 Thermal Properties of Crystals | 5.5.1 Thermal expansion
5.6 Thermal conductivity
5.6.1 Thermal resistivity of phonon gas
5.6.2 Umklapp processes
5.7 Size effect | 講授。 |
05
| Ch. 6 Free Electron Fermi Gas | Test of Ch.5
6.1 Introduction
6.2 Energy levels in one dimension
6.3 Effect of temperature on the Fermi-Dirac distribution
6.4 Free electron gas in three dimensions
6.4.1 Allowed k-states | 講授、測驗。 |
06
| Ch. 6 Free Electron Fermi Gas | 6.4.2 States in 3D k-space
6.4.3 Density of state D(ε)
6.5 Heat capacity of the electron gas
6.6 Experimental heat capacity of metals
6.6.1 Thermal effective mass
6.6.2 Heavy fermion | 講授。 |
07
| Ch. 6 Free Electron Fermi Gas | 6.7 Electrical conductivity and Ohm’law
6.8 Experimental electrical resistivity of metals
6.9 Umklapp scattering
6.10 Equations of motion | 講授。 |
08
| Ch. 7 Energy Band and Angle-Revolved Photoemission Spectroscopy | Test of Ch.6
7.1 Introduction
7.2 The formation of energy band
7.2.1 Energy diagram of Crystals | 講授、測驗。 |
09
| Mid-Term Examination | Examination of Ch. 5~7.2 | 考試。 |
10
| Solutions of Mid-Term Examination | Solutions of Mid-Term Examination | 講授。 |
11
| Ch. 7 Energy Band and Angle-Revolved Photoemission Spectroscopy | 7.3 Nearly free electron model
7.3.1 Bragg reflection
7.3.2 Origin of the energy gap
7.4 Bloch Electrons | 講授。 |
12
| Ch. 7 Energy Band and Angle-Revolved Photoemission Spectroscopy | 7.5 Effective mass
7.6 Number of Orbitals in a Band
7.7 Angle-revolved photoemission spectroscopy | 講授。 |
13
| Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons | Test of Ch.7
7.8 Band structure mapping
8.1 Dielectric function of the electron gas
8.1.1 Plasma optics | 講授、測驗。 |
14
| Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons | 8.1.2 Dispersion relation for electromagnetic wave
8.1.3 Transverse optical modes in a plasma
8.1.4 Longitudinal plasma oscillations | 講授。 |
15
| Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons | 8.2 Plasmons
8.3 Electrostatic screening
8.3.1 Screened coulomb potential
8.3.2 Mott metal-insulator transition | 講授。 |
16
| Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons | 8.4 Polaritons
8.5 Electron-electron interaction-Fermi liquid | 講授。 |
17
| Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons | 8.6 Polarons: electron-phonon interaction
8.6.1 Large polarons
8.6.2 Small polarons
8.7 Excitons
8.7.1 Frenkel excitons
8.7.2 Wannier excitons
8.8 Peierls instability of linear lattices | 講授。 |
18
| Final Examination | Examination of Ch. 7.3~14 | 考試。 |
◎課程要求：
(Space) |
◎成績考核
課堂參與討論10%
小考20%
期中考35%
期末考35%
|
◎參考書目與學習資源
1. Charles Kittel, “Introduction to Solid State Physics”, WILEY (歐亞圖書)
2. Sybil P. Parker, “SOLID-STATE PHYSICS SOURCE BOOK”, McGRAW-HILL, 1988. |