|
Effective Hamiltonian theory for condensed matter systems (PW)5 ECTS (englische Bezeichnung: Effective Hamiltonian theory for condensed matter systems)
Modulverantwortliche/r: Sam Shallcross Lehrende:
Sam Shallcross
Start semester: |
WS 2016/2017 | Duration: |
1 semester | Cycle: |
unregelmäßig |
Präsenzzeit: |
75 Std. | Eigenstudium: |
75 Std. | Language: |
Englisch |
Lectures:
Inhalt:
Contents
1. Introduction to the idea with examples; the Dirac-Weyl Hamiltonian in graphene, the Dirac Hamiltonian in the IV-VI topological insulators.
2. General method for obtaining effective Hamiltonians: high symmetry systems, perturbative and non-perturbative lattice deformations to high symmetry systems, general multilayer systems. Example of the method: the Dirac-Weyl operator as the linear in momentum term in a general expansion, the graphene twist bilayer as an example of a non-perturbative deformation.
3. Minimal coupling of electric and magnetic fields. The chiral Landau spectrum of bilayer graphene.
4. Gauge fields in deformed graphene: the 3 hermitian fields.
5. Down-folded Hamiltonians. The example of the 2-band approximation to Bernal stacked bilayer graphene.
6. Description of IV-VI semi-conductors by the effective Hamiltonian approach. How strain distorts the bulk spectrum. Derivation of an effective Dirac equation.
7. Super-symmetric solution to the interface problem: a topological surface state. Role of the work function and role of the bulk electronic structure in surface spin-momentum locking.
8. Complex carbon allotropes. How simple low energy Hamiltonians can emerge from complex materials.
9. Dislocations in low dimensional materials - an interlayer stacking order field in an effective Hamiltonian approach. Impact of structural perturbations that cannot be avoided by charge carriers.
10. Plasmons in low dimensional materials; plasmon spectra and plasmon lifetimes. Methods of calculation: the random phase approximation and going beyond the
random phase approximation.
Lernziele und Kompetenzen:
Learning goals and competences:
Students
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Physics (Master of Science)
(Po-Vers. 2015s | NatFak | Physics (Master of Science) | Master examination | Master examination | Physics elective courses)
- Physics (Master of Science)
(Po-Vers. 2015s | NatFak | Physics (Master of Science) | Master examination | Master examination - Elite study program | Physics elective courses)
- Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
(Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Wahlpflichtbereich | Weitere Module aus dem Wahlpflichtbereich I)
- Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien) | Module Fachwissenschaft Physik | Wahlpflichtbereich | Weitere Module aus dem Wahlpflichtbereich I)
- Physik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Bachelorprüfung | Physikalische Wahlfächer)
- Physik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Bachelorprüfung - Elite Study Program | Physikalische Wahlfächer)
- Physik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Regulärer Bachelorstudiengang | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Physikalische Wahlfächer)
- Physik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Integrierter Bachelor- und Masterstudiengang (Forschungsstudiengang) | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Physikalische Wahlfächer)
- Physik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Integrierter Bachelor- und Masterstudiengang (Forschungsstudiengang) | Module der Masterprüfung | Physikalische Wahlfächer)
- Physik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Integrierter Bachelor- und Masterstudiengang (Forschungsstudiengang) | Module der Masterprüfung | Physics elective courses)
- Physik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Master of Science) | Masterprüfung | Masterprüfung - beschleunigtes Verfahren (Forschungsstudiengang) | Physikalische Wahlfächer)
- Physik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Master of Science) | Masterprüfung | Masterprüfung | Physikalische Wahlfächer)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Theoretical Quantum Optics (Prüfungsnummer: 168076)
(englischer Titel: Theoretical Quantum Optics)
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Masterstudierende mit Studienbeginn ab Sommersemester 2015 können Prüfungen in deutscher Sprache nur mit Genehmigung des Prüfungsausschussvorsitzenden ablegen.
- Prüfungssprache: Englisch
- Erstablegung: WS 2016/2017, 1. Wdh.: WS 2016/2017 (nur für Wiederholer)
1. Prüfer: | Sam Shallcross |
|
|
|