Szilárdtestfizika

A szilárdtestfizika (angolul solid-state physics) a kondenzált anyagok fizikájának (kontinuumfizika) egyik ága, a szilárd anyagok tanulmányozásának tudománya. A szilárd anyag makroszkópikus tulajdonságait magyarázza az azt felépítő atomok elemi tulajdonságaiból kiindulva. Mind az elméleti, mind a kísérleti kutatások nagyobb fele a kristályokkal foglalkozik.

Ennek egyik oka, hogy a kristályrácsban található atomok periodicitása megkönnyíti a matematikai modellezésüket. Másrészt igen sok kristály rendelkezik olyan elektromos, mágneses, mechanikai vagy optikai tulajdonságokkal, amelyeket mérnöki alkalmazásokban lehet hasznosítani.

A szilárdtestfizika alapjait a nemrelativisztikus kvantummechanika Schrödinger-féle hullámformalizmusa alkotja. A Bloch-tétel, amely leírja az elektronok hullámfüggvényét periodikus potenciálban, igen fontos kiindulópontja az elméleteknek. A Bloch-tétel csak periodikus potenciálokra érvényes, de az atomok folyamatos, véletlenszerű mozgása a kristályrácsban megtöri ezt a periodicitást, így a Bloch-tétel csak egy becslést nyújt.

Azonban ez igen sok elmélet esetében annyira hasznosnak bizonyul, hogy nélküle gyakorlatilag kezelhetetlen lenne a probléma. A periodicitástól való eltéréseket kvantummechanikai perturbációszámítással kezelik.

Irodalom

• Neil W. Ashcroft and N. David Mermin, Solid State Physics (Harcourt: Orlando, 1976).
• Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics (Wiley: New York, 2004).
• H. M. Rosenberg, The Solid State (Oxford University Press: Oxford, 1995).
• Out of the Crystal Maze. Chapters from the History of Solid State Physics, ed. Lillian Hoddeson, Ernest Braun, Jürgen Teichmann, Spencer Weart (Oxford: Oxford University Press, 1992).
• M. A. Omar, Elementary Solid State Physics (Revised Printing, Addison-Wesley, 1993).