Festkörperphysik für Materialwissenschaftler

Vorlesung im Wintersemester 2006/2007
Termin: Dienstags, 13.30-15.00, MS 3.3
Ort: Physikzentrum, Mendelssohnstr. 3

P. Lemmens
I
nstitut für Physik
der Kondensierten Materie

TU Braunschweig

 

Ankündigungen und Termine zur Vorlesung:

bulletTermine für die mündlichen Prüfungen sind 5.3. und 15.3.2007
bulletDauer 30 min
bulletEs kann zu Beginn der Prüfung ein Wunschthema (ein Kapitel der Vorlesung) und eine experimentelle Methode angegeben werden.

Prüfung am 15.3.:

Beginn - Matr,-Nr.

11.00 28***95

13.00 27***00

 

Zusammenfassung:

Diese Vorlesung bietet Nichtphysikern ein Grundgerüst der Festkörperphysik an. Schwergewichte liegen in Aufbau, Bindung, Symmetrie und Einfluss der Periodizität von Festkörpern auf ihre strukturellen und elektronischen Eigenschaften. In jeder Vorlesungsdoppelstunde wird eine wichtige experimentelle Methode der Festkörperphysik vorgestellt und diskutiert.

Scheinbedingung: Besuch der VL und eine Klausur (oder mündliche Prüfung je nach Zahl der Teilnehmer/innen)

 

Gliederung:

  1. Kristallstruktur und Symmetrie
    - wichtige Grundbegriffe
    - Symmetrieoperationen und Gittertypen

  2. Analyse der Kristallstruktur
    - Bragg'sche Reflexionsbedingung
    - Netzebenen und Miller'sche Indizes
    - Das reziproke Gitter
    - Die Laue-Gleichungen
    - Methoden zur Bestimmung der Kristallstruktur

  3. Die Kristallbindung und Bindungstypen
    - Kovalente Bindung
    - Ionenbindung
    - Metallische Bindung
    - van-der-Waals-Bindung

  4. Gitterschwingungen
    - Gekoppelte Schwingungen - klassisch behandelt
    - Phononen als quantisierte Gitterschwingungen
    - Spezifische Wärme des Kristallgitters

  5. Freie Elektronen
    - Elektronen in einfachen Metallen
    - Zustandsdichte und Fermifläche
    - Spezifische Wärme der Elektronen

  6. Elektronen im Kristall und das Bändermodell
    - Elektronen im periodischen Potential
    - Bändermodell und Energielücke
    - Metalle, Halbleiter und Isolatoren im Bändermodell
    - Dispersionsrelation und effektive Massen

  7. Transport
    - Drude-Modell und Boltzmann-Gleichung
    - Elektrische Leitfähigkeit von Metallen
    - Wärmeleitung in Metallen und Wiedemann-Franz'sches Gesetz
    - Hall-Effekt und Magnetowiderstand
    - Leitung im Halbleiter und Halbleiterbauelemente

  8. Kollektives Verhalten
    - Strukturelle Phasenübergänge
    - Supraleitung
    - Magnetismus

 

Literaturhinweise:

bulletEinführung in die Festkörperphysik, Lehrbuch, Ch. Kittel
bulletFKP für Materialwissenschafter, Skript, G. Nachtwei (TUBS)
bulletFestkörperphysik, A. Marx, R. Gross, Skript, WMI München
bulletSolid State Physics, Skript, Y. Galperin, Oslo University
 

Vertiefendes Vorlesungsmaterial:

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wird zum Teil für jeweils eine Woche in der VL zur Verfügung gestellt

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p.lemmens-at-tu-bs.de, letzte Änderung: 08.11.2006