phy502 - Solid State Physics (Veranstaltungsübersicht)

phy502 - Solid State Physics (Veranstaltungsübersicht)

Institut für Physik 6 KP
Modulteile Semesterveranstaltungen Wintersemester 2020/2021 Prüfungsleistung
Vorlesung
  • Kein Zugang 5.04.301 - Festkörperphysik Lehrende anzeigen
    • Prof. Dr. Sascha Schäfer

    Montag: 12:00 - 14:00, wöchentlich (ab 19.10.2020)
    Mittwoch: 08:00 - 10:00, wöchentlich (ab 21.10.2020)
    Termine am Mittwoch, 17.02.2021 09:30 - 11:30
    Die Studierenden erwerben Kenntnisse über Phänomene der Festkörperphysik und ausgewählter Spezialgebiete (Halbleiterphysik, Photovoltaik, Tieftemperaturphysik, Supraleitung). Sie erlangen Fertigkeiten zur Anwendung grundlegender Methoden und Prinzipien der Beschreibung von Festkörperphänomenen (Symmetrien, reziproker Raum, Modenspektren, Bloch Gleichungen, Wechselwirkungen, Extrembetrachtungen wie starke und schwache Elektronenbindung,makroskopische Quantenphänomene, Beschreibung der Störung der periodischen Gitterstruktur). Sie erwerben Kompetenzen zur Erfassung der Funktion von technisch relevanten Bauteilen, zur vertiefenden Einarbeitung in weitergehende Bereiche und zur Entwicklung neuartiger Bauelemente aufgrund des erlernten Wissens. Außerdem erlangen sie Kompetenzen zur gesellschaftspolitischen Einordnung der Konsequenzen von physikalischer Forschung. Inhalte: Kristallstrukturen und Symmetrien, Bravais-Gitter, Translationssymmetrie und reziprokes Gitter, Brillouin-Zone, Bindungstypen und -energien (kovalente, ionische, van der Waals, metallische und Wasserstoffbrücken-Bindung), Dynamik der Kristallgitter, Phononen, nichtlineare und anharmonische Effekte, spez. Wärme, Wärmeleitung und Umklapp-Prozesse, Elektronen in Festkörpern, quasifreies Elektronengas, Zustandsdichten und Ferminiveau, Transportgleichung, Elektronen im periodischen Potential, Blochtheorem, Bänderschema, effektive Masse, Zustandsdichten und Besetzung, Metalle/Isolatoren, Grundlagen der Halbleiter, dielektrische Eigenschaften, komplexe Brechungsindices für Metalle und Isolatoren, 1-Oszillatormodell, Kramers-Kronig-Relation, lokales Feld, Meta-Materialien, Grundlagen der Supraleitung, magnetische Eigenschaften, Dia-, Para-, Ferromagnetismus, Austauschwechselwirkung, Spinwellen, Spingläser.
Übung
Hinweise zum Modul
Teilnahmevoraussetzungen
Experimental Physics I-IV, Quantum structure of Matter
Prüfungsleistung Modul
120 min. written exam
Kompetenzziele
The students gain comprehensive insights into solid state physics and associated phenomena. They learn how symmetry operations are interconnected with structural parameters of solids. From the chemical interaction between atoms, the binding properties and thermodynamic stability of solids are derived. The oscillatory motion of atoms in simple 1D chain models is extended towards the dynamic response of crystals, while a statistical analysis leads to the concept of heat capacity and heat conductance of solids. The quantum mechanical description of particles in a box is exploited to develop the model of free and quasi-free electrons as well as the band structure of solids. The students are made familiar with the economically relevant fields of semiconductor and low temperature physics as well as magnetism.