Technische Universität Ilmenau

Festkörperphysik 1 - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modulbeschreibungen durch die Modulverantwortlichen finden Sie unter Modulpflege.

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Modulinformationen zu Modulnummer 668 - allgemeine Informationen
Modulnummer668
FakultätFakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Fachgebietsnummer2424 (Experimentalphysik I)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Jörg Kröger
SpracheDeutsch
TurnusSommersemester
Vorkenntnisse

Experimentalphysik 1 und 2

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

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.

Inhalt

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.

Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

Tafel, Computer-Präsentation

Literatur

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)

Lehrevaluation

Pflichtevaluation:

SS 2012 (Fach)

WS 2016/17 (Fach)

Freiwillige Evaluation:

WS 2016/2017 (Übung)

SS 2019 (Übung)

Hospitation:

WS 2016/17

Spezifik Referenzmodul
ModulnameFestkörperphysik 1
Prüfungsnummer2400092
Leistungspunkte5
SWS4
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 90 Minuten
Details zum Abschluss

schriftliche Prüfungsleistung, 90 Minuten

Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

Abschlussleistung in Distanz entsprechend §6a PStO-AB

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Bachelor Technische Physik 2008, Bachelor Technische Physik 2013
ModulnameFestkörperphysik 1
Prüfungsnummer2400041
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlusskeiner
Details zum Abschluss

schriftliche Prüfungsleistung, 90 Minuten

Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

Abschlussleistung in Distanz entsprechend §6a PStO-AB

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl