SoSe 21: Festkörperphysik
Martin Weinelt
Kommentar
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Übungen finden online unter webex statt
INHALT DER VORLESUNG
Einführung
(vom Atom zum Festkörper, Periodensystem)
Chemische Bindung im Festkörper
(kovelente Bindung, ionische Bindung, Metallbindung, van-der-Waals-Bindung, 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, Wellengleichung der Elektronen im periodischen Potential, Tight Binding 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, Ladungsträger Generation und Rekombination (direkter und indirekter HL, Störstellen), p-n-Übergang, Schottky-Modell, spezielle Dioden in der Elektronik, Photodioden und Solarzellen, Bipolar Transistor, MOSFET, Quantum Hall Effekt)
Einführung in den Magnetismus (wenn die Zeit reicht ...)
(magnetische Momente und Magnetisierung, Dia und Paramagnetismus, Curie-Gesetz, Magnetismus von Leitungselektronen, Band-Ferromagentismus und Stoner Kriterium, Austauschwechselwirkung, Kollektiver Magnetismus,Weiss Molekularfeldtheorie, Magnetische Ordnung und Phasenübergänge)
Literaturhinweise
o H. Ibach, H. Lüth, "Festkörperphysik", Springer
o Ph. Hofmann, "Solid State Physics", Wiley-VCH
o K. Kopitzki, P. Herzog, "Einführung in die Festkörperphysik", Teubner
o C. Kittel, "Einführung in die Festkörperphysik", Oldenbourg-Verlag
26 Termine
Regelmäßige Termine der Lehrveranstaltung