◎系所教育目標：
本系所之發展方向以光電科學與固態電子(半導體科學)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。
本系研究團隊分成兩大主軸，彼此相互連結，兩大主軸分別為：
(一)光電科學：太陽能電池、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、雷射光學、生醫光電。
(二)固態電子(半導體科學)：量子元件、表面及介面科學、磁性薄膜、奈米電子、自旋電子學、半導體薄膜、半導體奈米製程或元件模擬、薄膜電晶體製程與技術。 |
| ◎核心能力 | 關聯性 |
| 1.培養應用物理知能 | 5 關聯性最強 |
| 2.培養應用光電科學知能 | 5 關聯性最強 |
| 3.培養應用固態電子(半導體科學)知能 | 5 關聯性最強 |
| 4.培養應用實驗技能 | 3 關聯性中等 |
◎本學科內容概述：
固態物理導論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。 |
◎本學科教學內容大綱：
1. 自由電子費米氣體
2. 能帶與帶隙
3. 角析光電子能譜術
4. 電漿子、偏極子、極化子、與激子 |
◎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
02/19 | Introduction | Explain the Syllabus | 講授。 |
02
02/26 | Ch. 6 Free Electron Fermi Gas | 6.1 Introduction
6.2 Energy levels in one dimension
6.3 Effect of temperature on the Fermi-Dirac distribution | 講授。 |
03
03/05 | Ch. 6 Free Electron Fermi Gas | 6.4 Free electron gas in three dimensions
6.4.1 Allowed k-states
6.4.2 States in 3D k-space | 講授。 |
04
03/12 | Ch. 6 Free Electron Fermi Gas | 6.4.3 Density of state D(ε) | 講授。 |
05
03/19 | Ch. 6 Free Electron Fermi Gas | 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。 |
06
03/26 | 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。 |
07
04/02 | Field trip(校外研習) | Field trip(校外研習) | 講授。 |
08
04/09 | Ch. 7 Energy Band and Angle-Revolved Photoemission Spectroscopy | 7.1 Introduction
7.2 The formation of energy band
7.2.1 Energy diagram of Crystals | 講授。 |
09
04/16 | Mid-Term Examination | Examination of Ch. 5~7.2 | 期中考。 |
10
04/23 | Solutions of Mid-Term Examination | Solutions of Mid-Term Examination | 講授、討論。 |
11
04/30 | 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
05/07 | 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
05/14 | Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons | 7.8 Band structure mapping
8.1 Dielectric function of the electron gas
8.1.1 Plasma optics | 講授。 |
14
05/21 | 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
05/28 | 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
06/04 | Ch. 14 Plasmons, Polaritons, Polarons and Excitons | 8.4 Polaritons
8.5 Electron-electron interaction-Fermi liquid | 講授。 |
17
06/11 | 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
06/18 | Final Examination | Examination of Ch. 7.3~14 | 期末考。 |
◎課程要求：
建議預修課程：量子物理、力學、電磁學 |
◎成績考核
課堂參與討論10%
期中考45%
期末考45%
補充說明：上課教材為自編的POWER POINT講義 |
◎參考書目與學習資源
1. Charles Kittel, “Introduction to Solid State Physics”, WILEY (歐亞書局)
2. Sybil P. Parker, “SOLID-STATE PHYSICS SOURCE BOOK”, McGRAW-HILL, 1988. |
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