Festkörperphysik

Veranstaltungsinformationen

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Vorlesungsbeschreibung

Diese einsemestrige Vorlesung behandelt die wichtigsten Konzepte der Festkörperphysik:

  • Vorlesung 1 wiederholt wichtige Grundlagen der Quantenmechanik, der Thermodynamik und der statistischen Physik.
  • Vorlesung 2 beschreibt die mikroskopische Struktur von Festkörpern.
  • Vorlesung 4 führt den einfachsten Hamilton Operator zur Beschreibung von Festkörpern ein. Wir zeigen, dass die unterschiedliche Masse der Kerne (Gitter) und der Elektronen zu einer Entkopplung derer Freiheitsgrade und zu zwei unabhängigen Schrödingergleichungen führt.
  • Vorlesung 5 fokussiert sich auf das Gitter und beschreibt Gitterschwingungen und Phononen.
  • Vorlesung 6 berechnet die Gesamtenergie, die spezifische Wärmekapazität und andere thermodynamische Eigenschaften des Gitters.
  • Vorlesung 7 fokussiert sich auf das Elektronensystem und diskutiert unter welchen Umständen man die Wechselwirkung zwischen Elektronen vernachlässigen kann. Weiter untersuchen wir die Konsequenzen eines periodischen Potentials und finden Bloch Wellenfunktionen.
  • Vorlesung 8 behandelt das Tight Binding Modell um ein Elektron in einem periodischen Gitter zu beschreiben.
  • Vorlesung 9 erklärt die sogenannte Bandstruktur und die daraus resultierenden Eigenschaften von Festkörpern.
  • Vorlesung 10 konzentriert sich auf Halbleiter und deren Eigenschaften.
  • Vorlesung 11 behandelt Halbleiterheterostrukturen, mit Beispielen: Gleichrichter, Tuneldioden, oder Solarzellen.
  • Vorlesung 12 beschreibt die magnetischen Eigenschaften von Festkörpern.
  • Vorlesung 13 beschreibt kollektive magnetischen Eigenschaften, wie Ferromagnetismus.
  • Vorlesung 14 illustriert die wichtigsten Eigenschaften von Supraleitern und nutzt die Ergebnisse der BCS Theorie, um wesentlichste Eigenschaften von Supraleitern zu berechnen.

Literatur

  1. Solid State Physics, Neil Ashcroft, N. Mermin, Dan Wei, ISBN: 978-981-4369-89-3
  2. Quantum Theory of the Solid State, Joseph Callaway, ISBN: 978-0121552039
  3. Physics of Condensed Matter, Prasanta Kumar Misra, ISBN: 0123849543
  4. Semiconductor Devices, Simon M. Sze, Ming-Kwei Lee, ISBN: 978-0-470-53794-7