Experimentalphysik 6: Festkörperphysik (EP-6)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Experimental Physics 6: Solid State Physics)
(Prüfungsordnungsmodul: Experimentalphysik 6: Festkörperphysik)

Lehrveranstaltungen:

• • Experimentalphysik 6: Festkörperphysik
    (Vorlesung, 3 SWS, Thomas Fauster, Mo, Mi, 10:00 - 12:00, Aufzeichnung auf FAU-Videoportal; MIttwochstermin 14tägig; Vorbesprechung: 2.11.2020, 10:00 - 12:00 Uhr, Zoom-Meeting)
  • Übung zur Experimentalphysik 6: Festkörperphysik
    (Übung, Thomas Fauster et al., Mo, 12:00 - 14:00, 16:00 - 18:00, Zoom-Meeting; Di, 8:00 - 10:00, Zoom-Meeting; ab 9.11.2020)

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: 2-atomige Kette, 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

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

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

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2020w | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Experimentalphysik 6: Festkörperphysik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Klausur zur Experimentalphysik 6 (Prüfungsnummer: 62111)

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

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2020/2021, 1. Wdh.: WS 2020/2021 (nur für Wiederholer)

1. Prüfer:

Thomas Fauster

Termin: 23.02.2021, 14:00 Uhr, Ort: HG