Festkörperphysik - SoSe2020

Liebe Studentinnen und Studenten,

Die Vorlesung und Übungen werden online stattfinen:

  • Vorlesungsunterlagen werde ich als kleine Videos und zugehörige Folien mit Ihnen unter box.fu und Resources teilen und laufend aktualisieren (Link zu den Videos siehe Resources).
     
  • Zusätzlich gibt es Donnerstags eine wöchentliche online Sprechstunde 16-18 Uhr unter Webex.
    Bitte per Email anmelden (weinelt@physik.fu-berlin.de) .
     
  • Die Übungen finden online unter Webex statt.
    Die Übungsleiter sind Christian Strüber und Tim Amrhein aus meiner Arbeitsgruppe, sowie Evangelos Golias (in Englisch) aus der AG Kuch. Link zu den Übungsgruppen unter Section Info.
    Die Übungsblätter sind jeden Donnerstag Abend unter Assignments im KVV eingestellt.
    Abgabe als pdf im KVV unter Assignments.
     
  • Nützen sie auch den Chat auf dem Department Server meet

Freundliche Grüße,
Martin Weinelt

 

Inhalt der Vorlesung

Einführung
(vom Atom zum Festkörper, Periodensystem)

Chemische Bindung im Festkörper
(kovelente Bindung, ionische Bindung, Metallbindung, van-der-Waals-Bindung, Wasserstoff-Brücken-Bindung)

Strukturen des Festkörpers
(Ordnung im Festkörper,  periodische Anordnung von Atomen, fundamentale Gitterstrukturen, Miller Indizes, einfache Kristallstrukturen, die 32 Kristallklassen, Bedeutung der Symmetrie)

Reziproker Raum, Brillouin-Zonen
(Beugung an periodischen Strukturen: Bragg-Bedingung, Reziprokes Gitter, Streuamplitude, Brillouin-Zonen, Strukturfaktoren, Atomfaktor, Methoden der Strukturanalyse, Temperaturabhängigkeit von Röntgenreflexen)

Elastische und thermische Eigenschaften von Gitterschwingungen:Phononen
(Gitterschwingungen in Kristallen mit einatomiger und zweiatomiger Basis, Quantisierung elastischer Schwingungen: Phononen, Kristallimpuls, inelastische Streuung, Zustandsdichte, Wärmekapazität: Debeye- und Einstein-Modell, anharmonische Effekte und thermische Ausdehnung, Wäremeleitung)

Freies Elektronengas
(Energie-Niveaus in einer Dimension, Fermi-Dirac-Verteilung, freies Elektronengas in drei Dimensionen, Wärmekapazität des freien Elektronengases, elektrische Leitfähigkeit: Drude-Modell und Ohmsches Gesetz, Elektronenbewegung im Magnetfeld, thermische Leitfähigkeit der Metalle)

Elektronen in periodischen Strukturen, Energiebänder
(Modell des quasifreien Elektronengases, Bloch-Theorem, Kronig-Penney-Modell, Wellengleichung der Elektronen im periodischen Potential, Bandstruktur)

Fermi-Flächen
(Konstruktion der Fermi-Fläche, Elektronen- und Lochorbitale, Berechnung von Energiebändern, experimentelle Messmethoden zur Bestimmung der Fermi-Fläche)

Halbleiter, p-n-Übergang
(Bandlücke, Bewegungsgleichung im Halbleiter, effektive Masse, intrinsische Ladungsträgerdichte, Dotierung von Halbleitern, p-n-Übergang, Schottky-Modell)

Grundlagen des Magnetismus
(Theorie des Dia- und des Paramagnetismus, paramagnetische Suszeptibiliztät der Leitungselektronen, Ferro-, Antiferro- und Ferrimagnetismus, kritische Exponenten, Heisenberg Austausch-Wechselwirkung, Bandmodell des Ferromagnetismus: Stoner-Wohlfahrth-Modell, Molekularfeld-Näherung)

 

Literatur

 

  • H. Ibach, H. Lüth, "Festkörperphysik", Springer
  • Ph. Hofmann, "Solid State Physics", Wiley-VCH
  • K. Kopitzki, P. Herzog, "Einführung in die Festkörperphysik", Teubner
  • C. Kittel, "Einführung in die Festkörperphysik", Oldenbourg-Verlag
  • Ashcroft/Mermin: Solid State Physics