SoSe 20: Festkörperphysik
Martin Weinelt
Kommentar
Einführung
(vom Atom zum Festkörper, Periodensystem)
Chemische Bindung im Festkörper
(van-der-Waals-Bindung, ionische Bindung, kovelente Bindung, Metallbindung, Wasserstoff-Brücken-Bindung)
Strukturen des Festkörpers
(Ordnung im Festkörper, periodische Anordnung von Atomen, fundamentale Gitterstrukturen, Miller Indizes, einfache Kristallstrukturen, die 32 Kristallklassen, Bedeutung der Symmetrie)
Reziproker Raum, Brillouin-Zonen
(Beugung an periodischen Strukturen: Bragg-Bedingung, Reziprokes Gitter, Streuamplitude, Brillouin-Zonen, Strukturfaktoren, Atomfaktor, Methoden der Strukturanalyse, Temperaturabhängigkeit von Röntgenreflexen)
Elastische und thermische Eigenschaften von Gitterschwingungen:Phononen
(Gitterschwingungen in Kristallen mit einatomiger und zweiatomiger Basis, Quantisierung elastischer Schwingungen: Phononen, Kristallimpuls, inelastische Streuung, Zustandsdichte, Wärmekapazität: Debeye- und Einstein-Modell, anharmonische Effekte und thermische Ausdehnung, Wäremeleitung)
Freies Elektronengas
(Energie-Niveaus in einer Dimension, Fermi-Dirac-Verteilung, freies Elektronengas in drei Dimensionen, Wärmekapazität des freien Elektronengases, elektrische Leitfähigkeit: Drude-Modell und Ohmsches Gesetz, Elektronenbewegung im Magnetfeld, thermische Leitfähigkeit der Metalle)
Elektronen in periodischen Strukturen, Energiebänder
(Modell des quasifreien Elektronengases, Bloch-Theorem, Kronig-Penney-Modell, Wellengleichung der Elektronen im periodischen Potential, Bandstruktur)
Fermi-Flächen
(Konstruktion der Fermi-Fläche, Elektronen- und Lochorbitale, Berechnung von Energiebändern, experimentelle Messmethoden zur Bestimmung der Fermi-Fläche)
Halbleiter, p-n-Übergang
(Bandlücke, Bewegungsgleichung im Halbleiter, effektive Masse, intrinsische Ladungsträgerdichte, Dotierung von Halbleitern, p-n-Übergang, Schottky-Modell)
Grundlagen des Magnetismus
(Theorie des Dia- und des Paramagnetismus, paramagnetische Suszeptibiliztät der Leitungselektronen, Ferro-, Antiferro- und Ferrimagnetismus, kritische Exponenten, Heisenberg Austausch-Wechselwirkung, Bandmodell des Ferromagnetismus: Stoner-Wohlfahrth-Modell, Molekularfeld-Näherung)
Literaturhinweise
- H. Ibach, H. Lüth, "Festkörperphysik", Springer
- Ph. Hofmann, "Solid State Physics", Wiley-VCH
- K. Kopitzki, P. Herzog, "Einführung in die Festkörperphysik", Teubner
- C. Kittel, "Einführung in die Festkörperphysik", Oldenbourg-Verlag
- Ashcroft/Mermin: Solid State Physics
24 Termine
Regelmäßige Termine der Lehrveranstaltung