Experimentalphysik 4: Festkörperphysik (EP-MAT4)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Experimental Physics 4: Solid State Physics)
(Prüfungsordnungsmodul: Experimentalphysik 4 für Studierende der Materialphysik)

Lehrveranstaltungen:

• • Festkörperphysik
    (Vorlesung, 4 SWS, Reinhard Neder, Mo, Mi, 10:00 - 12:00, HH)
  • Übungen zur Festkörperphysik
    (Übung, 2 SWS, Reinhard Neder et al., Mi, 12:00 - 14:00, SR 01.779, SR 02.779, SR 01.332, SRLP 0.179; Fr, 12:00 - 14:00, SR Staudtstr. 3)

Inhalt:

Gittersystem

• Kristallstruktur und Chemische Bindung

Bravais-Gitter; Kristallstrukturen, Symmetrien und Klassifizierung; reziprokes Gitter; Streuung am Gitter, Laue-Bedingung, Strukturfaktor, Streumethoden; chemische Bindung

• Dynamik des Kristallgitters

Klassisches Modell: lineare ein- und zwei-atomare Ketten, Dispersionsrelation; Quantenmechanik: Phononen; Thermodynamik des Phononensystems, Debye-Modell, Einstein-Modell; Phononenspektroskopie

Elektronensystem

• Freies Elektronengas

Teilchen im Kasten, Fermi-Kugel, Fermi-Dirac-Statistik; Spezifische Wärme

• Elektronen im periodischen Potential

Blochtheorem; Fast freies Elektronengas, Bandstruktur; Tight-binding Bandstruktur; reale Bandstrukturen, Zustandsdichten; experimentelle Methoden zur Bestimmung der Bandstruktur

• Semiklassische Beschreibung

Offene und abgeschlossene Bänder; semiklassische Bewegungsgleichungen, effektive Masse, Elektronen und Löcher

Transportphänomene

• Ladungstransport

Drude-Transport; Boltzmann-Formalismus; elektrische Leitfähigkeit

Halbleiter

• Intrinsische Halbleiter

Isolatoren; Ladungsträgerstatistik

• Dotierte Halbleiter

Ladungsträgerstatistik; Leitfähigkeit, Hall-Effekt

• Halbleiter-Bauelemente

pn-Übergang, Schottky-Kontakt, Feldeffekttransistor

Dielektrische Eigenschaften der Materie

• Dielektrische Funktion

• Lorentz-Oszillator, Drude-Modell (AC)

Magnetismus

• Paramagnetismus, Diamagnetismus; Magnetische Ordnung

• Magnetismus lokalisierter Momente

• Magnetismus freier Elektronen

Supraleitung

• Meißner-Ochsenfeld-Effekt, Eindringtiefe, London-Gleichungen, Supraleiter 1. und 2. Art

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• erläutern und erklären die experimentellen Grundlagen und die quantitativ-mathematische Beschreibung des Gitter- und Elektronensystems von Festkörpern sowie von Transportphänomenen und Halbleitereigenschaften gemäß den detaillierten Themen im Inhaltsverzeichnis

• kennen die grundlegenden Phänomene der dielektrischen und magnetischen Eigenschaften von Festkörpern sowie der Supraleitung

• wenden die physikalischen Gesetze und jeweiligen mathematischen Methoden auf konkrete Problemstellungen an

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Materialphysik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Experimentalphysik 4 für Studierende der Materialphysik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Klausur zu Festkörperphysik (Prüfungsnummer: 70601)

(englischer Titel: Written examination on solid state physics)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2015, 1. Wdh.: WS 2015/2016

1. Prüfer:

Reinhard Neder

Termin: 09.10.2015
Termin: 08.04.2016, 10:00 Uhr, Ort: HH