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Experimentalphysik 6: Festkörperphysik (EPL-6 [EP-MAT4])7.5 ECTS (englische Bezeichnung: Experimental Physics 6: Solid State Physics)
(Prüfungsordnungsmodul: Experimentalphysik 4: Festkörperphysik)
Modulverantwortliche/r: Sabine Maier, Dozenten der experimentellen Physik Lehrende:
Sabine Maier, Dozenten der experimentellen Physik
Startsemester: |
SS 2022 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Festkörperphysik
(Vorlesung, 4 SWS, Sabine Maier, Mo, Mi, 10:00 - 12:00, HH; Erste Vorlesung findet am 27.4 statt)
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Übungen zur Festkörperphysik
(Übung, 2 SWS, Sabine Maier et al., Mi, 12:00 - 14:00, SR 00.103, HD, SR 01.779; Fr, 10:00 - 12:00, SR 00.103)
Inhalt:
Gittersystem
Bravais-Gitter; Kristallstrukturen, Symmetrien und Klassifizierung; reziprokes Gitter;
Streuung am Gitter, Laue-Bedingung, Strukturfaktor, Streumethoden; chemische Bindung
Klassisches Modell: lineare ein- und zwei-atomare Ketten, Dispersionsrelation; Quantenmechanik: Phononen;
Thermodynamik des Phononensystems, Debye-Modell, Einstein-Modell;
Phononenspektroskopie Elektronensystem
Teilchen im Kasten, Fermi-Kugel, Fermi-Dirac-Statistik; Spezifische Wärme
Blochtheorem; Fast freies Elektronengas, Bandstruktur; Tight-binding Bandstruktur; reale
Bandstrukturen, Zustandsdichten; experimentelle Methoden zur Bestimmung der
Bandstruktur
Offene und abgeschlossene Bänder; semiklassische Bewegungsgleichungen, effektive
Masse, Elektronen und Löcher Transportphänomene
Drude-Transport; Boltzmann-Formalismus; elektrische Leitfähigkeit Halbleiter
Isolatoren; Ladungsträgerstatistik
Ladungsträgerstatistik; Leitfähigkeit, Hall-Effekt
pn-Übergang, Schottky-Kontakt, Feldeffekttransistor Dielektrische Eigenschaften der Materie
Magnetismus
Paramagnetismus, Diamagnetismus; Magnetische Ordnung
Magnetismus lokalisierter Momente
Magnetismus freier Elektronen
Supraleitung
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
kennen die grundlegenden Phänomene der dielektrischen und magnetischen Eigenschaften von Festkörpern sowie der Supraleitung
wenden die physikalischen Gesetze und jeweiligen mathematischen Methoden auf konkrete Problemstellungen an
Literatur:
- Harald Ibach, Hans Lüth; Festkörperphysik - Einführung in die Grundlagen, 7. Auflage (2009); Springer, ISBN 978-3-540-85794-5
Philip Hofmann, Einführung in die Festkörperphysik, Weinheim, Wiley-VCH, (2013), ISBN: 978-3-527-67463-3
Charles Kittel; Einführung in die Festkörperphysik, 15. Auflage (2013), Oldenbourg Verlag, ISBN 978-3-486-59755-4
Neil W. Ashcroft, David N. Mermin, Festkörperphysik, Oldenbourg Verlag, 4. Auflage (2013), ISBN 978-3-486-71301-5, 1050 S.
Rudolf Gross, Achim Marx, Festkörperphysik, Oldenbourg Verlag 2012, ISBN 978-3-486-71294-0
Siegfried Hunklinger, Festkörperphysik, Oldenbourg, (2014) 4. Auflage, ISBN: 978-3-486-59045-6
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
- Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich): ab 1. Semester
(Po-Vers. 2017w | NatFak | Ergänzende Modulstudien Physik (keine Abschlussprüfung angestrebt bzw. möglich) | Gesamtkonto | Experimentalphysik 4: Festkörperphysik)
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "Materialphysik (Bachelor of Science)", "Nanotechnologie (Bachelor of Science)", "Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)" verwendbar. Details
Studien-/Prüfungsleistungen:
Klausur zu Festkörperphysik (Prüfungsnummer: 70601)
(englischer Titel: Written examination on solid state physics)
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 7.5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023
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