פרופ' אפרת שמשוני - מצב מוצק מתקדם 86-823

א. מטרות הקורס (מטרות על / מטרות ספציפיות):

קורס זה הוא אחד מקורסי בחירה לתארים הגבוהים (תואר השני ותואר השלישי) שהמחלקה לפיסיקה מלמדת פעם ב- 2-4 שנים. זה המשך של קורס חובה "מצב מוצק" של תואר הראשון. חומר הקורס מהווה בסיס חיוני לכל נושאי המחקרים המתבצעים במחלקה בתחום המצב המוצק (תיאורטיים ונסיוניים כאחד).  

הקורס עוסק בעיקר בתכונות הקולקטיביות של מערכות אלקטרוניות, תוך דגש על תופעות הולכה. במיוחד נידונה ההשפעה של אינטרקציות בין-אלקטרוניות, והתופעות הייחודיות למימדים נמוכים. בפרט, יידונו המנגנונים להווצרות התנהגות "לא-מתכתית" במערכות אלקטרונים: מוליכות-על, נוזל לטינג'ר ואפקט הול הקוונטי.   

 

ב. תוכן הקורס: (רציונל, נושאים)

  1.     Linear Response Theory
    1. Review: classical theory for electric and thermal conduction in metals; screening and the Thomas-Fermi approximation
    2. Response to electromagnetic fields: a microscopic approach to quantum many-body systems
    3. The fluctuation-dissipation theorem and the Kubo formula; interpretation of experimental probes: dielectric function, conductivity, dynamical structure factor and noise
    4. Causality and conservation laws as encoded in response functions
  2. Interacting Electrons and Collective Phenomena

2.1 The Hartree-Fock approximation for electron-electron interactions;

      Role of Coulomb interactions in metals; random phase approximation

      (RPA); the plasmon mode.

2.2 BCS theory for superconductivity.

2.3 Electron-phonon interactions; polarons; phonon-mediated          

      electron-electron attraction.

2.4 Strangeness of 1d: Tomonaga-Luttinger liquid, spin-charge separation and  

      Wigner crystallization.

  1. Two-dimensional Electron Systems
    1. Realizations and unique features.
    2. Magneto-transport phenomena: quantum oscillations (de-Haas-van Alphen and Shubnikov-de Haas).
    3. The integer quantum Hall effect: 2d electron gas in a strong magnetic field
    4. The fractional quantum Hall liquid: flux attachment and statistics transmutations
    5. Quantum Hall edge states
    6. Quantum Hall effect in graphene and topological insulators 

 

ג. חובות הקורס:

דרישות קדם: תואר ראשון כולל "מצב מוצק", תורת הקוונטים מתקדמת.

חובות / דרישות / מטלות: הגשת תרגלי בית ועבודה (תרגיל מסכם).

מרכיבי הציון הסופי (ציון מספרי / ציון עובר): 100% עבודה

 

ד. ביבליוגרפיה:

ספרי הלימוד (textbooks) וספרי עזר נוספים: לחץ כאן

חומר מחייב למבחנים: החומר שיועבר בקורס.