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Physics (Master of Science) >>

Effective Hamiltonian theory for condensed matter systems (PW)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Effective Hamiltonian theory for condensed matter systems)
(Prüfungsordnungsmodul: Physics elective courses)

Modulverantwortliche/r: Sam Shallcross
Lehrende: Sam Shallcross


Startsemester: WS 2016/2017Dauer: 1 SemesterTurnus: unregelmäßig
Präsenzzeit: 75 Std.Eigenstudium: 75 Std.Sprache: Englisch

Lehrveranstaltungen:


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

  • explain the relevant topics of the lecture

  • apply the methods to specific examples


Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

  1. Physics (Master of Science)
    (Po-Vers. 2015s | NatFak | Physics (Master of Science) | Master examination | Master examination | Physics elective courses)
  2. Physics (Master of Science)
    (Po-Vers. 2015s | NatFak | Physics (Master of Science) | Master examination | Master examination - Elite study program | Physics elective courses)
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)", "Physik (Bachelor of Science)", "Physik (Master of Science)" verwendbar. Details

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

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