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5 von 18
Einführung in die Festkörperphysik
VerfasserIn: Kittel, Charles
Verfasserangabe: von Charles Kittel
Jahr: 2013
Verlag: München, Oldenbourg
Mediengruppe: Buch
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 Vorbestellen Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a Standorte: NN.PA Kitt / College 6a - Naturwissenschaften Status: Verfügbar Frist: Vorbestellungen: 0
Inhalt
Schon seit Generationen von Studenten vermittelt "der Kittel" angehenden Physikern und Ingenieurwissenschaftlern ein klares Bild der Festkörperphysik.
Die Festkörperphysik befasst sich mit den Eigenschaften, die sich aus der unterschiedlichen Verteilung der Elektronen in Metallen, Halbleitern oder Isolatoren ergeben. Kittel beschreibt mit Hilfe einfacher Modelle, auf welche Weise die Anregungen und Baufehler von Festkörpern verstanden werden können. Sämtliche Grundlagen der Festkörperphysik werden ausführlich dargestellt und mit vielen Zeichnungen und Bildern begreifbar gemacht. Besonders hilfreich für das Verständnis ist die enge Verzahnung von Experiment, Anwendung und Theorie. (Verlagsinformation)
 
/ AUS DEM INHALT: / / /
Vorwort XIX / Tabellenverzeichnis XXI / / 1 Struktur der Kristalle 1 / Periodische Anordnungen von Atomen 2 / Gitter-Translationsvektoren 4 / Basis und Kristallstruktur 4 / Primitive Elementarzelle 5 / Fundamentale Gitterarten 7 / Zweidimensionale Gittertypen 8 / Dreidimensionale Gittertypen 9 / Indizierung von Kristallebenen 13 / Einfache Kristallstrukturen 15 / Natriumchloridstruktur 15 / Cäsiumchloridstruktur 17 / Hexagonal dichteste Kugelpackung (hcp) 18 / Diamantstruktur 20 / Zinkblendestruktur 21 / Direkte Abbildung der atomaren Struktur 22 / Nichtideale Kristallstrukturen 22 / Zufällige Stapelung und Polytypie 22 / Strukturdaten von Kristallen 23 / Zusammenfassung 23 / Aufgaben 26 / / 2 Beugung und reziprokes Gitter 27 / Beugung von Wellen am Kristall 28 / Bragg-Bedingung 28 / Amplitude der gestreuten Welle 31 / Fourier-Analyse 31 / Reziproke Gittervektoren 34 / Beugungsbedingungen 35 / Laue-Gleichungen 38 / Brillouin-Zonen 39 / Reziprokes Gitter des einfach kubischen (sc)-Gitters 41 / Reziprokes Gitter des kubisch raumzentrierten (bcc)-Gitters 42 / Reziprokes Gitter des kubisch flächenzentrierten (fcc)-Gitters 43 / Fourier-Analyse der Basis 45 / Strukturfaktor des bcc-Gitters 47 / Strukturfaktor des fcc-Gitters 48 / Atomformfaktor 49 / Zusammenfassung 50 / Aufgaben 51 / / 3 Bindungsverhältnisse in Kristallen 55 / Edelgaskristalle 60 / Van-der-Waals-Wechselwirkung 62 / Repulsive Wechselwirkung 65 / Gitterkonstanten im Gleichgewicht 67 / Bindungsenergie 68 / Ionenkristalle 69 / Elektrostatische Energie oder Madelung-Energie 71 / Berechnung der Madelung-Konstanten 73 / Kovalente Kristalle 76 / Metalle 78 / Wasserstoffbrückenbindung 79 / Atomradien 80 / Radien in Ionenkristallen 82 / Beschreibung der elastischen Dehnung 83 / Dilation 85 / Spannungskomponenten 86 / Elastische Konstanten der Nachgiebigkeit und Steifigkeit 87 / Elastische Energiedichte 87 / Steifigkeitskonstanten kubischer Kristalle 88 / Kompressionsmodul und Kompressibilität 90 / Elastische Wellen in kubischen Kristallen 91 / Wellen in [100]-Richtung 92 / Wellen in [110]-Richtung 93 / Zusammenfassung 95 / Aufgaben 97 / / 4 Phononen I: Gitterschwingungen 101 / Schwingungen in Kristallen mit einatomiger Basis 102 / Erste Brillouin-Zone 105 / Gruppengeschwindigkeit 106 / Langwelliger Grenzfall 107 / Experimentelle Kraftkonstanten 107 / Gitter mit zwei Atomen in der primitiven Basis 108 / Quantisierung elastischer Wellen 113 / Impuls der Phononen 114 / Inelastische Streuung durch Phononen 114 / Zusammenfassung 116 / Aufgaben 117 / / 5 Phononen II: Thermische Eigenschaften 121 / Gitterbeitrag zur Wärmekapazität 122 / Planck-Verteilung 122 / Abzählen der Eigenschwingungen 124 / Zustandsdichte im Eindimensionalen 124 / Zustandsdichte im Dreidimensionalen 127 / Zustandsdichte im Debye-Modell 128 / Debyesches T3-Gesetz 130 / Einstein-Modell für die Zustandsdichte 132 / Allgemeines Ergebnis für D(u) 134 / Anharmonische Wechselwirkungen in Kristallen 137 / Wärmeausdehnung 137 / Wärmeleitfähigkeit 139 / Wärmewiderstand des Phononengases 140 / Umklapp-Prozesse 143 / Kristallfehler 144 / Aufgaben 146 / / 6 Fermi-Gas freier Elektronen 149 / Energieniveaus im Eindimensionalen 151 / Einfluss der Temperatur auf die Fermi-Dirac-Verteilung 153 / Freies Elektronengas im Dreidimensionalen 154 / Wärmekapazität des Elektronengases 158 / Experimente zur Wärmekapazität von Metallen 163 / Schwere Fermionen 165 / Elektrische Leitfähigkeit und Ohmsches Gesetz 166 / Experimente zum elektrischen Widerstand von Metallen 167 / Umklapp-Streuung 170 / Bewegung in Magnetfeldern 172 / Hall-Effekt 173 / Thermische Leitfähigkeit von Metallen 175 / Verhältnis von thermischer zu elektrischer Leitfähigkeit 176 / Aufgaben 177 / / 7 Energiebänder 181 / Modell des nahezu freien Elektrons 183 / Ursprung der Energielücke 185 / Größe der Energielücke 187 / Bloch-Funktionen 187 / Kronig-Penney-Modell 188 / Wellengleichung eines Elektrons in einem periodischen Potential 191 / Weiterer Beweis für das Blochsche Theorem 194 / Quasiimpuls eines Elektrons 194 / Lösung der Hauptgleichung 195 / Kronig-Penney-Modell im reziproken Raum 196 / Näherung des leeren Gitters 198 / Näherungslösung nahe einer Zonengrenze 199 / Anzahl der Niveaus in einem Band 202 / Metalle und Isolatoren 203 / Zusammenfassung 204 / Aufgaben 204 / / 8 Halbleiterkristalle 207 / Bandlücke 210 / Bewegungsgleichungen 212 / Ableitung der Gleichung hk - F 214 / Löcher 215 / Effektive Masse 219 / Physikalische Interpretation der effektiven Masse 220 / Effektive Massen in Halbleitern 222 / Silizium und Germanium 224 / Ladungsträgerkonzentration bei Eigenleitung 228 / Beweglichkeit bei Eigenleitung 231 / Störstellenleitung 232 / Thermische Ionisierung von Donatoren und Akzeptoren 237 / Thermoelektrische Effekte in Halbleitern 238 / Halbmetalle 239 / Übergitter 240 / Bloch-Oszillator 240 / Zener-Tunneln 241 / Zusammenfassung 241 / Aufgaben 242 / / 9 Fermi-Flächen und Metalle 245 / Reduziertes Zonenschema 247 / Periodisches Zonenschema 248 / Konstruktion von Fermi-Flächen 250 / Quasifreie Elektronen 252 / Elektronenbahnen, Lochbahnen und offene Bahnen 254 / Berechnung von Energiebändern 256 / Methode der starken Kopplung 256 / Wigner-Seitz-Methode 260 / Bindungsenergie 262 / Pseudopotentialmethoden 264 / Experimentelle Methoden zur Untersuchung von Fermi-Flächen 267 / Bahnquantisierung in einem Magnetfeld 268 / De-Haas-van-Alphen-Effekt 270 / Magnetischer Zusammenbruch 277 / Zusammenfassung 278 / Aufgaben 279 / / 10 Supraleitung 283 / Experimenteller Überblick o 284 / Auftreten der Supraleitung 287 / Zerstörung der Supraleitung durch Magnetfelder 287 / Meißner-Effekt 288 / Wärmekapazität 291 / Energielücke 293 / Verhalten im Mikrowellen- und Infrarotbereich 294 / Isotopeneffekt 295 / Theoretischer Überblick 296 / Thermodynamik des supraleitenden Phasenübergangs 296 / London-Gleichung 299 / Kohärenzlänge 301 / BCS-Theorie der Supraleitung 304 / BCS-Grundzustand 305 / Flussquantisierung in einem supraleitenden Ring 306 / Dauerströme 309 / Supraleiter zweiter Art 310 / Einteilchen-Tunneln 315 / Josephson-Tunneln in Supraleitern 316 / Hochtemperatur-Supraleiter 322 / Zusammenfassung 322 / Aufgaben 323 / / 11 Diamagnetismus und Paramagnetismus 327 / Langevin-Gleichung des Diamagnetismus 329 / Quantentheorie des Diamagnetismus mononuklearer Systeme 331 / Paramagnetismus 331 / Quantentheorie des Paramagnetismus 332 / Ionen seltener Erden 335 / Hundsche Regeln 336 / Ionen der Eisengruppe 338 / Kristallfeldaufspaltung 338 / Auslöschung des Bahndrehimpulses 339 / Spektroskopischer Aufspaltungsfaktor 341 / Van Vleckscher temperaturunabhängiger Paramagnetismus 342 / Kühlung durch adiabatische Entmagnetisierung 343 / Kernentmagnetisierung 346 / Paramagnetische Suszeptibilität der Leitungselektronen 347 / Zusammenfassung 349 / Aufgaben 350 / / 12 Ferromagnetismus und Antiferromagnetismus 355 / Ferromagnetische Ordnung 356 / Curie-Punkt und Austauschintegral 356 / Temperaturabhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung 359 / Sättigungsmagnetisierung am absoluten Nullpunkt 362 / Magnonen 364 / Thermische Anregung von Magnonen 368 / Magnetische Neutronenstreuung 369 / Ferrimagnetische Ordnung 371 / Curie-Temperatur und Suszeptibilität von Ferrimagneten 373 / Antiferromagnetische Ordnung 374 / Suszeptibilität unterhalb der Neel-Temperatur 378 / Antiferromagnetische Magnonen 379 / Ferromagnetische Domänen 381 / Anisotropieenergie 383 / Übergangsbereich zwischen Domänen 384 / Ursprung der Domänen 386 / Koerzitivfeldstärke und Hysterese 387 / Eindomänenpartikel 389 / Geomagnetismus und Biomagnetismus 390 / Magnetkraft-Mikroskopie 391 / Zusammenfassung 392 / Aufgaben 393 / / 13 Magnetische Resonanz 397 / Kernspinresonanz 399 / Bewegungsgleichungen 400 / Linienbreite 406 / Linienverschmälerung durch Bewegung 407 / Hyperfeinaufspaltung 409 / Beispiele: Paramagnetische Punktdefekte 412 / Knight-Shift 414 / Kernquadrupolresonanz 415 / Ferromagnetische Resonanz 416 / Einfluss der Probengestalt 416 / Spinwellen-Resonanz 418 / Antiferromagnetische Resonanz 420 / Paramagnetische Elektronenresonanz 422 / Austauschverschmälerung 422 / Nullfeldaufspaltung 422 / Die Wirkungsweise des Masers 423 / Drei-Niveau-Maser 424 / Laser 425 / Zusammenfassung 427 / Aufgaben 427 / / 14 Plasmonen, Polaritonen und Polaronen 431 / Dielektrische Funktion des Elektronengases 432 / Plasmaoptik 433 / Dispersionsrelation für elektromagnetische Wellen 435 / Transversale optische Schwingungen in einem Plasma 435 / Longitudinale Plasmaschwingungen 437 / Plasmonen 439 / Elektrostatische Abschirmung 441 / Mottscher Metall-Isolator-Übergang 446 / Abschirmung und Phononen in Metallen 448 / Polaritonen o. 449 / LST-Beziehung 453 / Elektron-Elektron-Wechselwirkung 456 / Fermi-Flüssigkeit 456 / Elektron-Phonon-Wechselwirkung: Polaronen 459 / Peierls-Instabilität linearer Metalle 461 / Zusammenfassung 463 / Aufgaben 464 / / 15 Optische Prozesse und Exzitonen 467 / Optische Reflexion 469 / Kramers-Kronig-Relationen 470 / Elektronische Interband-Übergänge 474 / Exzitonen 475 / Frenkel-Exzitonen 477 / Schwach gebundene (Mott-Wannier) Exzitonen 481 / Exzitonen-Kondensation zu Elektron-Loch-Tröpfchen (EHD) 482 / Raman-Effekt in Kristallen 484 / Elektronenspektroskopie mit Röntgenstrahlen 488 / Energieverlust schneller Teilchen in einem Festkörper 489 / Zusammenfassung 491 / Aufgaben 491 / / 16 Dielektrische und ferroelektrische Festkörper 495 / Maxwell-Gleichungen 496 / Polarisation 496 / Makroskopisches elektrisches Feld 497 / Depolarisationsfeld, E i 499 / Lokales elektrisches Feld am Ort eines Atoms 501 / Lorentz-Feld, E2 503 / Feld der Dipole innerhalb eines Hohlraums, £3 504 / Dielektrizitätskonstante und Polarisierbarkeit 505 / Elektronische Polarisierbarkeit 506 / Strukturelle Phasenübergänge 509 / Ferroelektrische Kristalle 510 / Klassifizierung ferroelektrischer Kristalle 511 / Verschiebungsübergänge 513 / Weiche optische Phononen 516 / Landau-Theorie des Phasenübergangs 517 / Phasenübergang zweiter Ordnung 518 / Phasenübergang erster Ordnung 519 / Antiferroelektrizität 521 / Ferroelektrische Domänen 522 / Piezoelektrizität 524 / Zusammenfassung 525 / Aufgaben 526 / / 17 Oberflächen- und Grenzflächenphysik 531 / Rekonstruktion und Relaxation 532 / Kristallographie der Oberfläche 533 / Elektronische Struktur der Oberfläche 537 / Austrittsarbeit 537 / Thermische Elektronenemission 538 / Oberflächenzustände 539 / Tangentialer Oberflächentransport 540 / Magnetischer Widerstand in einem zweidimensionalen Kanal 541 / Integraler Quanten-Hall-Effekt (IQHE) 543 / IQHE in realen Systemen 545 / p-n-Übergänge 548 / Gleichrichtung 549 / Solarzellen und Photodetektoren 551 / Schottky-Barrieren 551 / Heterostrukturen 552 / p-iV-Heteroübergänge 553 / Halbleiterlaser 555 / Leuchtdioden 557 / Aufgaben 558 / / 18 Nanostrukturen 561 / Abbildungstechniken für Nanostrukturen 565 / Elektronenmikroskopie 566 / Optische Mikroskopie 567 / Rastertunnel-Mikroskop 569 / Rasterkraft-Mikroskop 572 / Elektronische Struktur von lD-Systemen 574 / Eindimensionale (1D) Subbänder 574 / Spektroskopie von van-Hove-Singularitäten 576 / 1D Metalle - Coulomb Wechselwirkungen und Gitterkopplungen 576 / Elektrischer Transport in 1D 580 / Leitfähigkeitsquantisierung und Landauer-Formel 580 / Zwei Barrieren in Serie - Resonantes Tunneln 583 / Inkohärente Addition und Ohmsches Gesetz 586 / Lokalisierung 587 / Spannungssonden und der Büttiker-Landauer-Formalismus 588 / Elektronische Struktur von OD-Systemen 593 / Quantisierte Energieniveaus 593 / Halbleiter-Nanokristalle 594 / Metallische Quantenpunkte 596 / Diskrete Ladungszustände 598 / Elektrischer Transport in OD 601 / Coulomb-Oszillationen 601 / Spin, Mott-Isolator und Kondo-Effekt 604 / Cooper-Paare in supraleitenden Quantenpunkten 606 / Schwingungseigenschaften und thermische Eigenschaften 607 / Quantisierte Schwingungszustände 607 / Transversale Schwingungen 609 / Wärmekapazität und Warmetransport 611 / Zusammenfassung 613 / Aufgaben 613 / / 19 Nichtkristalline Festkörper 617 / Beugungsdiagramme 618 / Einatomige amorphe Substanzen 619 / Radiale Verteilungsfunktion 620 / Struktur von Quarzglas (a-SiOi) 621 / Gläser 624 / Viskosität und Sprung-(Hopping-)Rate 625 / Amorphe Ferromagnetika 627 / Amorphe Halbleiter 628 / Niederenergetische Anregungen in amorphen Festkörpern 630 / Berechnung der Wärmekapazität 630 / Wärmeleitfähigkeit 632 / Glasfaseroptik 633 / Rayleigh-Streuung 634 / Aufgabe 635 / / 20 Punktdefekte 637 / Leerstellen im Gitter 638 / Diffusion 642 / Metalle 645 / Farbzentren 646 / F-Zentren 646 / Weitere Farbzentren 647 / Aufgaben 650 / / 21 Versetzungen 651 / Schubfestigkeit von Einkristallen 652 / Gleiten 654 / Versetzungen 655 / Burgers-Vektoren 658 / Spannungsfelder von Versetzungen 659 / Kleinwinkelkorngrenzen 661 / Versetzungsdichten 664 / Versetzungsvervielfachung und Gleiten 665 / Festigkeit von Legierungen 667 / Versetzungen und Kristallwachstum 669 / Whisker 670 / Härte von Stoffen 672 / Aufgaben 673 / / 22 Legierungen 675 / Allgemeine Betrachtungen 676 / Substitutions-Mischkristalle, Hume-Rothery-Regeln 679 / Ordnung-Unordnungs-Übergang 682 / Elementare Theorie der Ordnung 684 / Phasendiagramme 687 / Legierungen der Übergangsmetalle 689 / Kondo-Effekt 692 / Aufgaben 694 / / Anhang 695 / A: Temperaturabhängigkeit der Bragg-Reflexe 696 / B: Die Ewaldsche Berechnung der Gittersummen 699 / C: Quantisierung elastischer Wellen: Phononen 704 / D: Fermi-Dirac-Verteilungsfunktion 709 / E: Ableitung der dfc/di-Gleichung 712 / F: Boltzmannsche Transportgleichung 714 / G: Vektorpotential, Feldimpuls und Eichtransformationen 719 / H: Cooper-Paare 725 / I: Ginzburg-Landau-Gleichung 727 / J: Elektron-Phonon-Stöße 732 / Index 736
Details
VerfasserIn: Kittel, Charles
VerfasserInnenangabe: von Charles Kittel
Jahr: 2013
Verlag: München, Oldenbourg
Systematik: NN.PA
ISBN: 978-3-486-59755-4
2. ISBN: 3-486-59755-8
Beschreibung: 15., unveränd. Aufl., XXII, 754 S. : graph. Darst.
Originaltitel: Introduction to solid state physics <dt.>
Mediengruppe: Buch