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Das anerkannte Lehrbuch behandelt alle aktuellen Teilgebiete der Festkörperphysik und führt anschaulich in die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten ein. Konsequente Berücksichtigung finden zudem ungeordnete Festkörper, die in der Wissenschaft zunehmend an Bedeutung gewinnen. Zur Illustration von experimentellen Ergebnissen zeigt der Autor nicht nur schematische Darstellungen, sondern präsentiert in erster Linie Originaldaten. Hierdurch sollen nicht zuletzt auch die Schwierigkeiten verdeutlicht werden, denen ein Experimentalphysiker in der Praxis gegenübersteht. Die vorliegende 5. Auflage wurde umfassend überarbeitet und ergänzt.

 

 

Aus dem Inhalt:

Vorworte XI // 1 Vorbemerkungen 1 // 2 Bindung im Festkörper 5 / 2.1 Bindungstypen 6 / 2.1.1 Bindungsenergie 8 / 2.2 Van-der-Waals-Bindung 10 / 2.2.1 Lennard-Jones-Potenzial 11 / 2.2.2 Bindungsenergie von Edelgaskristallen 12 / 2.3 Ionenbindung 14 / 2.3.1 Bestimmung der Bindungsenergie 14 / 2.3.2 Madelung-Energie 16 / 2.4 Kovalente Bindung 19 / 2.4.1 H,| -Molekülion 20 / 2.4.2 Wasserstoffmolekül 24 / 2.4.3 Typen kovalenter Bindung 25 / 2.5 Metallische Bindung 29 / 2.6 Wasserstoffbrückenbindung 33 / 2.7 Aufgaben 34 // 3 Struktur der Festkörper 37 / 3.1 Herstellung kristalliner und amorpher Festkörper 38 / 3.1.1 Zucht von Einkristallen 38 / 3.1.2 Herstellung von Legierungen 40 / 3.1.3 Glasherstellung 47 / 3.2 Ordnung und Unordnung 49 / 3.3 Struktur der Kristalle 53 / 3.3.1 Translationsgitter und Kristallsysteme 54 / 3.3.2 Cluster und Quasikristalle 61 / 3.3.3 Notation und Einfluss der Basis 63 / 3.3.4 Einfache Kristallgitter 67 / 3.3.5 Wigner-Seitz-Zelle 74 / 3.3.6 Nanoröhren 75 / 3.3.7 Festkörperoberflächen 76 / 3.4 Struktur amorpher Festkörper 78 / 3.4.1 Paarverteilungsfunktion 79 / 3.5 Aufgaben 82 // 4 Strukturbestimmung 85 / 4.1 Allgemeine Anmerkungen 86 / 4.2 Beugungsexperimente 89 / 4.2.1 Streuamplitude 89 / 4.3 Fourier-Entwicklung von Punktgittem 91 / 4.3.1 Reziprokes Gitte r 92 / 4.3.2 Brillouin-Zone 95 / 4.3.3 Millersche Indizes 97 / 4.4 Experimentelle Bestimmung der Kristallstruktur 101 / 4.4.1 Ewald-Kugel und Bragg-Bedingung 103 / 4.4.2 Strukturfaktor 105 / 4.4.3 Atom-Strukturfaktor 109 / 4.4.4 Oberflächen und dünne Schichten 112 / 4.4.5 Phasenproblem und Reflexbreite 113 / 4.5 Streuexperimente an amorphen Festkörpern 115 / 4.6 Experimentelle Methoden 120 / 4.6.1 Messverfahren 123 / 4.6.2 Messungen an Oberflächen und dünnen Filmen 126 / 4.7 Aufgaben 130 // 5 Strukturelle Defekte 133 / 5.1 Punktdefekte 134 / 5.1.1 Leerstellen 135 / 5.1.2 Farbzentren 139 / 5.1.3 Zwischengitteratome 142 / 5.1.4 Fremdatome 143 / 5.1.5 Atomarer Transport 144 / 5.2 Ausgedehnte Defekte 150 / 5.2.1 Mechanische Festigkeit 150 / 5.2.2 Versetzungen 154 / 5.2.3 Korngrenzen 161 / 5.3 Defekte in amorphen Festkörpern 163 / 5.4 Ordnungs-Unordnungs-Übergang 166 / 5.5 Aufgaben 170 // 6 Gitterdynamik 173 / 6.1 Elastische Eigenschaften 174 / 6.1.1 Spannung und Verformung 175 / 6.1.2 Elastische Konstanten 177 / 6.1.3 Schallausbreitung 180 / 6.2 Gitterschwingungen 186 / 6.2.1 Gitter mit einatomiger Basis 187 / 6.2.2 Gitter mit mehratomiger Basis 192 / 6.2.3 Bewegungsgleichung 197 / 6.3 Experimentelle Bestimmung von Dispersionskurven 200 / 6.3.1 Dynamische Streuung, Phononen 200 / 6.3.2 Kohärente inelastische Neutronenstreuung 205 / 6.3.3 Debye-W aller-Faktor 207 / 6.3.4 Experimentell ermittelte Dispersionskurven 210 / 6.3.5 Lichtstreuung 213 / 6.4 Spezifische Wärmekapazität 218 / 6.4.1 Zustandsdichte der Phononen 219 / 6.4.2 Spezifische Wärme in der Debye-Näherung 226 / 6.4.3 Spezifische Wärme niederdimensionaler Systeme 232 / 6.4.4 Nullpunktsenergie, Phononenzahl 233 / 6.5 Schwingungen in amorphen Festkörpern 234 / 6.5.1 Wärmekapazität von Gläsern 237 / 6.6 Aufgaben 242 // 7 Anharmonische Gittereigenschaften 245 / 7.1 Zustandsgleichung und thermische Ausdehnung 246 / 7.2 Phononenstöße 252 / 7.2.1 Drei-Phononen-Prozess 252 / 7.2.2 Ultraschallabsorption in Kristallen 253 / 7.2.3 Spontaner Phononenzerfall 258 / 7.2.4 Ultraschallabsorption in amorphen Festkörpern 259 / 7.3 Wärmetransport in dielektrischen Kristallen 263 / 7.3.1 Ballistische Ausbreitung von Phononen 264 / 7.3.2 Wärmeleitfähigkeit 265 / 7.3.3 Phononenstöße 267 / 7.3.4 Einfluss von Defekten 270 / 7.3.5 Wärmetransport in eindimensionalen Proben 272 / 7.4 Wärmeleitfähigkeit amorpher Festkörper 275 / 7.5 Aufgaben 278 // 8 Elektronen im Festkörper 279 / 8.1 Freies Elektronengas 280 / 8.1.1 Zustandsdichte 282 / 8.1.2 Fermi-Energie 288 / 8.2 Spezifische Wärme 291 / 8.3 Kollektive Phänomene im Elektronengas 295 / 8.3.1 Abgeschirmtes Coulomb-Potenzial 296 / 8.3.2 Metall-Isolator-Übergang 298 / 8.4 Elektronen im periodischen Potenzial 300 / 8.4.1 Bloch-Funktion 301 / 8.4.2 Quasi-freie Elektronen 305 / 8.4.3 Stark gebundene Elektronen 313 / 8.5 Energiebänder 320 / 8.5.1 Metalle und Isolatoren 320 / 8.5.2 Brillouin-Zonen und Fermi-Flächen 322 / 8.5.3 Zustandsdichte 326 / 8.5.4 Graphen und Nanoröhren 328 / 8.6 Aufgaben 334 // 9 Elektronische Transporteigenschaften 337 / 9.1 Bewegungsgleichung und effektive Masse 338 / 9.1.1 Elektronen als Wellenpakete 338 / 9.1.2 Elektronenbewegung in Bändern 344 / 9.1.3 Elektronen und Löcher 346 / 9.2 Transporteigenschaften 348 / 9.2.1 Sommerfeld-Theorie 349 / 9.2.2 Boltzmann-Gleichung 351 / 9.2.3 Elektrischer Ladungstransport 353 / 9.2.4 Streuung von Leitungselektronen 355 / 9.2.5 Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit 360 / 9.2.6 Eindimensionale Leiter 364 / 9.2.7 Quantenpunkte 368 / 9.2.8 Luttinger-Flüssigkeit 372 / 9.2.9 Wärmetransport in Metallen 375 / 9.2.10 Fermi-Funktion im stationären Gleichgewicht 378 / 9.3 Elektronen im Magnetfeld 381 / 9.3.1 Zyklotronresonanz 381 / 9.3.2 Landau-Niveaus 386 / 9.3.3 Zustandsdichte im Magnetfeld 391 / 9.3.4 De-Haas-van-Alphen-Effekt 394 / 9.3.5 Hall-Effekt 397 / 9.3.6 Quanten-Hall-Effekt 401 / 9.3.7 Quanten-Hall-Effekt in Graphen 409 / 9.4 Aufgaben 410 // 10 Halbleiter 413 / 10.1 Intrinsische kristalline Halbleiter 415 / 10.1.1 Bandstruktur, Bandlücke und optische Absorption 415 / 10.1.2 Effektive Masse von Elektronen und Löchern 419 / 10.1.3 Ladungsträgerdichte 422 / 10.2 Dotierte kristalline Halbleiter 427 / 10.2.1 Dotierung 427 / 10.2.2 Ladungsträgerdichte und Fermi-Niveau 431 / 10.2.3 Beweglichkeit und elektrische Leitfähigkeit 438 / 10.3 Amorphe Halbleiter 441 / 10.3.1 Elektrische Leitfähigkeit 443 / 10.3.2 Defektzustände 447 / 10.4 Inhomogene Halbleiter 451 / 10.4.1 p-n-Übergang 452 / 10.4.2 Metall/Halbleiter-Kontakt 460 / 10.4.3 Halbleiter-Heterostrukturen und Übergitter 462 / 10.5 Bauelemente 467 / 10.5.1 Technische Anwendung des p-n-Übergangs 468 / 10.5.2 Transistoren 472 / 10.5.3 Halbleiterlaser 476 / 10.6 Aufgaben 478 // 11 Supraleitung 481 / 11.1 Phänomenologische Beschreibung 482 / 11.1.1 Meißner-Ochsenfeld-Effekt, London-Gleichungen 484 / 11.1.2 Thermodynamische Eigenschaften 493 / 11.2 Mikroskopische Beschreibung 496 / 11.2.1 Cooper-Paare 497 / 11.2.2 BCS-Theorie 503 / 11.2.3 Nachweis der Energielücke 510 / 11.2.4 Stromdurchgang durch Grenzflächen 515 / 11.2.5 Kritischer Strom und kritisches Magnetfeld 516 / 11.3 Makroskopische Wellenfunktion 519 / 11.3.1 Flussquantisierung 519 / 11.3.2 Josephson-Effekt 522 / 11.4 Ginzburg-Landau-Theorie und Supraleiter 2. A r t 528 / 11.4.1 Ginzburg-Landau-Theorie 528 / 11.4.2 Supraleiter 2. Art und Grenzflächenenergie 531 / 11.5 Unkonventionelle Supraleiter 536 / 11.5.1 Hochtemperatur-Supraleiter 536 / 11.5.2 Schwere-Fermionen-Systeme 543 / 11.5.3 Technische Anwendung der Supraleitung 545 / 11.6 Aufgaben 547 // 12 Magnetismus 549 / 12.1 Dia-und Paramagnetismus 551 / 12.1.1 Diamagnetismus 551 / 12.1.2 Paramagnetismus 552 / 12.2 Ferromagnetismus 561 / 12.2.1 Molekularfeldnäherung 562 / 12.2.2 Austauschwechselwirkung 566 / 12.2.3 Band-Ferromagnetismus 571 / 12.2.4 Spinwellen - Magnonen 575 / 12.2.5 Temperaturabhängigkeit der Magnetisierung 578 / 12.2.6 Ferromagnetische Domänen 580 / 12.3 Ferri- und Antiferromagnetismus 581 / 12.3.1 Ferrimagnetismus 581 / 12.3.2 Antiferromagnetismus 582 / 12.3.3 Riesen-Magnetowiderstand 586 / 12.4 Spingläser 589 / 12.5 Aufgaben 594 // 13 Dielektrische und optische Eigenschaften 595 / 13.1 Dielektrische Suszeptibilität, optische Messgrößen 596 / 13.2 Lokales elektrisches Feld 599 / 13.3 Elektrische Polarisation 603 / 13.3.1 Elektronische Polarisierbarkeit 604 / 13.3.2 Ionenpolarisation 608 / 13.3.3 Optische Phononen in Ionenkristallen 609 / 13.3.4 Dielektrische Funktion der Ionenkristalle 611 / 13.3.5 Phonon-Polaritonen 614 / 13.3.6 Orientierungspolarisation 618 / 13.3.7 Ferroelektrizität 627 / 13.3.8 Exzitonen 632 / 13.4 Optische Eigenschaften freier Ladungsträger 635 / 13.4.1 Elektromagnetischer Wellen in Metallen 636 / 13.4.2 Plasmonen 640 / 13.5 Aufgaben 645 / Index 647