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, Wellengleichung der Elektronen im periodischen Potential, Tight Binding 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, Ladungsträger Generation und Rekombination (direkter und indirekter HL, Störstellen), p-n-Übergang, Schottky-Modell, spezielle Dioden in der Elektronik, Photodioden und Solarzellen, Bipolar Transistor, MOSFET, Quantum Hall Effekt)

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