Technische Universität Ilmenau

Solid State Physics 1 - Modultafeln of TU Ilmenau

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subject properties subject number 668 - common information
subject number668
departmentDepartment of Mathematics and Natural Sciences
ID of group2424 (Experimental Physics Group I (Surface Physics))
subject leaderProf. Dr. Jörg Kröger
languageDeutsch
term Sommersemester
previous knowledge and experience

Experimentalphysik 1 und 2

learning outcome

Die Vorlesung gibt eine Einführung in die grundlegenden Konzepte und die experimentellen Methoden der modernen Festkörperphysik. Ausgehend von der geordneten Struktur werden die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern, insbesondere von Gitterschwingungen und Elektronenzuständen behandelt. Die Studierenden werden befähigt, die vorgestellten Konzepte in konkreten Problemstellungen anzuwenden.

content

Die Vorlesung legt die Grundlagen der modernen Festkörperphysik dar. Hierzu werden zunächst Bindungs- und Kristalltypen eingeführt. Beugungsmethoden zur Strukturanalyse motivieren das reziproke Gitter, die Ewald-Konstruktion, Struktur- und atomaren Formfaktor. Anschließend wird der Studierende mit den Dispersionsrelationen von akustischen und optischen Phononen konfrontiert. Das Einstein- und Debye-Modell der Phononen wird eingehend behandelt. Anharmonische Effekte im Festkörper werden anhand der thermischen Ausdehnung und der Wärmeleitung eingeführt. Einen weiteren Schwerpunkt der Vorlesung bildet die elektronische Struktur von Festkörpern. Beginnend mit dem Drude-Modell des klassischen Elektronengases, in dem das Wiedemann-Franz-Gesetz und der Hall-Effekt vorgestellt werden, werden anschließende Verfeinerungen im Sommerfeld-Modell des freien Fermi-Gases und in der Bloch-Theorie des nahezu freien Elektronengases im Potential des periodischen Festkörpergitters vorgenommen. Ein Höhepunkt ist die Beschreibung des Verhaltens eines nahezu freien Elektronengases im äußeren Magnetfeld. Die auftretenden Landau-Niveaus dienen als Grundlage für die beobachtbaren de-Haas-van-Alphén-Oszillationen. Im vorletzten Kapitel der Vorlesung werden die Grundlagen der Halbleiterphysik vermittelt. Hierbei spielen direkte, indirekte, intrinsische und dotierte Halbleiter eine Rolle. Grenzflächen von unterschiedlich dotierten Halbleitern werden ebenso wie der Schottky-Kontakt behandelt. Dielektrische Eigenschaften von Festkörpern bilden den Abschluss der Vorlesung. Der zentrale Begriff ist hierbei die dielektrische Funktion. Die Dispersion von Plasmonen, Phononen, Plasmon-Polaritonen und Phonon-Polaritonen wird ausführlich behandelt.

media of instruction

Tafel, Computer-Präsentation

literature / references

H. Ibach, H. Lüth, Solid-State Physics (Springer, Berlin, 2003)
N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, Solid State Physics (Saunders, New York, 1976)
J. Patterson, B. Bailey, Solid-State Physics (Springer, 2010)
M. P. Marder, Condensed Matter Physics (Wiley, 2010)
C. Kittel, Introduction to Solid State Physics (Wiley, 2005)
S. Hunklinger, Festkörperphysik (Oldenbourg, 2007)
K. Kopitzki, Einführung in die Festkörperphysik (Teubner Studienbuch)
Ch. Weißmantel, C. Hamann: Grundlagen der Festkörperphysik (Barth, 1995)
K.-H. Hellwege, Einführung in die Festkörperphysik (Springer, 1994)
K. Seeger, Halbleiterphysik 1, 2 (Vieweg, 1992)
S. Haussühl, Kristallphysik (Physik-Verlag, 1983)
O. Madelung, Festkörpertheorie I – III (Springer)
C. Kittel, Quantum-Theory of Solids (Wiley)

evaluation of teaching

Pflichtevaluation:

SS 2012 (Fach)

WS 2016/17 (Fach)

Freiwillige Evaluation:

WS 2016/2017 (Übung)

Hospitation:

WS 2016/17

Details in major polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Elektrotechnik 2008 (PH), Bachelor Technische Physik 2008, polyvalenter Bachelor Polyvalenter Bachelor mit Lehramtsoption für berufsbildende Schulen - Metalltechnik 2008 (PH), Bachelor Technische Physik 2011, Bachelor Technische Physik 2013
subject nameSolid State Physics 1
examination number2400041
credit points5
on-campus program (h)45
self-study (h)105
Obligationobligatory
examnone
details of the certificate

Schein benotet (Klausur)

Signup details for alternative examinations

Pflichtevaluation:


SS 2012 (Fach)


WS 2016/17 (Fach)


Freiwillige Evaluation:


WS 2016/2017 (Übung)


Hospitation:


WS 2016/17

maximum number of participants
Details in major Bachelor Optronik 2008
subject nameSolid State Physics
examination number2400092
credit points5
on-campus program (h)45
self-study (h)105
Obligationobligatory
examwritten examination performance, 90 minutes
details of the certificate

Schein benotet (Klausur)

Signup details for alternative examinations

Pflichtevaluation:


SS 2012 (Fach)


WS 2016/17 (Fach)


Freiwillige Evaluation:


WS 2016/2017 (Übung)


Hospitation:


WS 2016/17

maximum number of participants