Technische Universität Ilmenau

Solid State Physics 2 - Modultafeln of TU Ilmenau

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subject properties subject number 9059 - common information
subject number9059
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

Die Vorlesung Festkörperphysik 1 ist unbedingt empfehlenswert.

learning outcome

Die Studierenden erhalten einen Einblick in die Grundlagen und in aktuelle Fragestellungen zu den Themen Magnetismus und Supraleitung. Die Kombination aus Vorlesung und Übung versetzt die Studierenden in die Lage, selbständig Probleme zu lösen und idealerweise neue Probleme zu erkennen.

content

Die Vorlesung Festkörperphysik II behandelt zunächst kollektive Phänomene dielektrischer Festkörper-Eigenschaften wie die Thomas-Fermi-Abschirmung in einem Elektronengas, Exzitonen, Plasmonen, Polaronen, Polaritonen und deren Dispersionsrelationen. Im weiteren Verlauf werden dynamische Prozesse im Kristallgitter vertieft, Analogien des Quantenkonzepts von Phononen und Photonen erläutert und anharmonische Effekte im Festkörper diskutiert. Ausgehend vom Drude-Sommerfeld-Modell des freien Fermi-Gases und den Fickschen Gesetzen werden Diffusion, Transport und Ladungsträgerdynamik über Ratengleichungen wie die Kontinuitätsgleichung und die Boltzmanngleichung behandelt. Das Vorlesungskapitel der Supraleitung erläutert mit Hilfe der London-Gleichungen zunächst die experimentellen Befunde wie Meissner-Ochsenfeld-Effekt und Kohärenzeigenschaften und anschließend die Bardeen-Cooper-Schrieffer-Theorie mit Cooper-Paaren als wechselwirkende Teilchen. Nach der Vermessung der Energielücke wird die makroskopische Wellenfunktion und die Flussquantisierung erläutert sowie der Josephson-Effekt, SQUID und die Ginzburg-Landau-Theorie vorgestellt. Zum Ende dieses Kapitels werden Supraleiter 2. Art und Hochtemperatur-Supraleiter erläutert. Im Kapitel Magnetismus werden zunächst freie Elektronen im äußeren Magnetfeld betrachtet, das 2D Elektronengas, Landau-Niveaus, de Haas van Alphen Effekt, Zyklotron-Resonanz, Hall- und Quantenhalleffekt. Wechselwirkungen zwischen einzelnen Atomen, die mikroskopische Ursache von Dia-, Para- und Ferromagnetismus werden im Detail dargestellt wie auch Magnonen, Spinanregung im Festkörper, Spin-Richtungsänderungen innerhalb einer Blochwand sowie die magnetische Anisotropieenergie. Am Ende werden Grenzflächen, Heterokontakte und Hybridkontakte vorgestellt, deren Passivierung und Funktionalisierung, Molekül-Halbleiter-Funktionsbausteine sowie dimensionsreduzierte Strukturen, 1D Transport, das 2D Elektronengas und Subbandstrukturen darin.

media of instruction

Tafel, Computer-Präsentation

literature / references

H. Ibach and H. Lüth, Solid-State Physics (Springer 2003)

N.W. Ashcroft and N.D. Mermin, Solid State Physics (Saunders 1976)

C. Kittel, Introduction to Solid State Physics (Wiley 2005)

S. Hunklinger, Festkörperphysik (Oldenbourg 2007)

K. Kopitzki, Einführung in die Festkörperphysik (Teubner Studienbuch); Ch. Weißmantel und C. Hamann: Grundlagen der Festkörperphysik (Barth 1995)

K.-H. Hellwege, Einführung in die Festkörperphysik (Springer 1994)

P. Mohn, Magnetism in the Solid State (Springer, 2006)

S. Chikazumi, Physics of Ferromagnetism (Oxford, 1997)

M. Tinkham, Introduction to Superconductivity (Dover, 1996)

W. Buckel, R. Kleiner, Supraleitung (Wiley 2004)

O. Madelung, Festkörpertheorie I – III (Springer); C. Kittel, Quantum-Theory of Solids (Wiley); H. Haken, Quantenfeldtheorie des Festkörpers (Teubner, 1993)

R. E. Peierls, Quantum Theory of Solids (Oxford, 1955)

A. Aharoni, Introduction to the Theory of Ferromagnetism (Oxford, 1996)

evaluation of teaching

Pflichtevaluation:
SS 2012 (Fach)
Freiwillige Evaluation:

Hospitation:

SS 2012

Details in major Master Technische Physik 2011, Master Technische Physik 2013
subject nameSolid State Physics 2
examination number2400412
credit points4
on-campus program (h)34
self-study (h)86
Obligationobligatory
examnone
details of the certificate

Schein benotet

Signup details for alternative examinations

Pflichtevaluation:
SS 2012 (Fach)
Freiwillige Evaluation:

Hospitation:


SS 2012

maximum number of participants100