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6 von 18
Festkörperphysik
VerfasserIn: Gross, Rudolf; Marx, Achim
Verfasserangabe: von Rudolf Gross ; Achim Marx
Jahr: 2012
Verlag: München, Oldenbourg
Mediengruppe: Buch
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 Vorbestellen Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a Standorte: NN.PA Gros / College 6a - Naturwissenschaften Status: Verfügbar Frist: Vorbestellungen: 0
Inhalt
Dieses moderne Lehrbuch gibt eine ausgewogene Einführung in das wohl breiteste Gebiet der Physik und dient als Basis für weiterführende Vorlesungen zu verschiedenen Spezialthemen. In großer Detailliertheit und unter Berücksichtigung jüngster Forschungsergebnisse werden aktuelle Entwicklungen, z.B. auf dem Gebiet der Nanosysteme, Magnetismus oder Supraleitung beschrieben. Zur Illustration physikalischer Zusammenhänge wird neben hochwertigen Schemazeichnungen eine Vielzahl von Originaldaten herangezogen. Zusammen mit zahlreichen Lebensläufen wichtiger Forscherpersönlichkeiten zeigen sie die historischen Hintergründe wichtiger Entwicklungen auf. Zielgruppe sind Bachelor- und Masterstudenten der Physik und Materialwissenschaften.
 
/ AUS DEM INHALT: / / /
V Kristallstruktur . Periodische Strukturen - Grundbegriffe und Definitionen Das Bravais-Gitter Klassifizierung von Kristallgittern Richtungen und Ebenen in Kristallen Quasikristalle . Einfache Kristallstrukturen Die sc-Struktur Die fcc-Struktur Die bcc-Struktur Die hcp-Struktur Die dhcp-Struktur Die Natriumchloridstruktur Die Cäsiumchloridstruktur Die Diamantstruktur Die Zinkblende-und Wurtzit-Struktur Die Graphitstruktur . Festkörperoberflächen . Reale Kristalle Strukturelle Fehlordnung Chemische Fehlordnung . Nicht-kristalline Festkörper Die radiale Verteilungsfunktion Flüssigkristalle . Vertiefungsthema: Direkte Abbildung von Kristallstrukturen Elektronenmikroskopie Rastersondentechniken Literatur Übungsaufgaben Strukturanalyse . Das reziproke Gitter Definition des reziproken Gitters Fourier-Analyse Die reziproken Gittervektoren Die erste Brillouin-Zone Gitterebenen und Millersche Indizes Gegenüberstellung von direktem und reziprokem Raum . Beugung Die Bragg-Bedingung Die von Laue Bedingung Zusammenhang zwischen Bragg und von Laue Bedingung Allgemeine Beugungstheorie Beispiele für Strukturfaktoren Inelastische Streuung Der Debye-Waller Faktor Vertiefungsthema: Der Mößbauer-Effekt . Experimentelle Methoden Wellentypen Methoden der Röntgendiffraktometrie Literatur Übungsaufgaben Bindungskräfte . Grundlagen Bindungsenergie und Schmelztemperatur Elektronische Struktur der Atome . Die Van der Waals Bindung Wechselwirkung zwischen fluktuierenden Dipolen Abstoßende Wechselwirkung Gleichgewichtsgitterkonstante Kompressibilität . Die ionische Bindung Madelungenergie Gleichgewichtsgitterkonstante Kompressibilität . Die kovalente Bindung Das Hj-Molekülion Das H -Molekül Vertiefungsthema: Hybridisierung . Die metallische Bindung Bindungsenergie Die Wasserstoffbrückenbindung . Atom- und Ionenradien Atomradien Ionenradien Literatur Übungsaufgaben Elastische Eigenschaften . Grundlagen . Spannung und Dehnung Der Spannungstensor Die Dehnungskomponenten . Der Elastizitätstensor Elastische Energiedichte Kristallsymmetrie und Elastizitätsmodul . Vertiefungsthema: Verspannungseffekte in epitaktischen Schichten . Technische Größen . Elastische Wellen Elastische Wellen in kubischen Kristallen Experimentelle Methoden Literatur Übungsaufgaben Gitterdynamik . Grundlegendes Die adiabatische Näherung Die harmonische Näherung Klassische Theorie Bewegungsgleichungen Kristallgitter mit einatomiger Basis Kristallgitter mit zweiatomiger Basis Gitterschwingungen - dreidimensionaler Fall . Zustandsdichte im Phononenspektrum Randbedingungen Zustandsdichte im Impulsraum Zustandsdichte im Frequenzraum Quantisierung der Gitterschwingungen Das Quantenkonzept Phononen Der Impuls von Phononen . Experimentelle Methoden Inelastische Neutronenstreuung Inelastische Lichtstreuung Literatur Übungsaufgaben Thermische Eigenschaften . Spezifische Wärme Definition der spezifischen Wärme Klassische Betrachtung Quantenmechanische Betrachtung Temperaturverlauf der spezifischen Wärme Debye-und Einstein-Näherung Phononenzahl und Nullpunktsenergie Vertiefungsthema: Analogie zwischen Phononen-und Photonengas . Anharmonische Effekte Anharmonisches Potenzial Thermische Ausdehnung Mittlere Auslenkung Vertiefungsthema: Zustandsgieichung und thermische Ausdehnung Wärmeleitfähigkeit Definition der Wärmeleitfähigkeit Transporttheorie Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit Spontaner Zerfall von Phononen Vertiefungsthema: Wärmetransport in amorphen Festkörpern Vertiefungsthema: Wärmetransport in niederdimensionalen Systemen Literatur Übungsaufgaben Das freie Elektronengas Modell des freien Elektronengases Grundzustand Fermi-Gas bei endlicher Temperatur Das chemische Potenzial . Spezifische Wärme Theorie Experimentelle Ergebnisse Transporteigenschaften Elektrische Leitfähigkeit Thermische Leitfähigkeit Thermokraft Bewegung im Magnetfeld . Niedrigdimensionale Elektronengassysteme Zweidimensionales Elektronengas Eindimensionales Elektronengas Nulldimensionales Elektronengas . Transporteigenschaften von niederdimensionalen Elektronengasen Eindimensionales Elektronengas: Leitwertquantisierung Vertiefungsthema: Nulldimensionales Elektronengas: Coulomb-Blockade . Literatur Übungsaufgaben Energiebänder . Bloch-Elektronen Bloch-Wellen im Ortsraum Bloch-Wellen im k-Raum Der Kristallimpuls Dispersionsrelation und Bandstruktur Reduziertes Zonenschema . Die Näherung fast freier Elektronen Qualitative Diskussion Quantitative Diskussion . Die Näherung stark gebundener Elektronen Beispiele: kubische Gitter Weitere Methoden zur Bandstrukturberechnung Vertiefungsthema: Spin-Bahn-Kopplung . Metalle, Halbmetalle, Halbleiter, Isolatoren Anzahl der Zustände pro Band . Zustandsdichte und Bandstrukturen Zustandsdichte Beispiele für Bandstrukturen Experimentelle Bestimmung der Bandstruktur . Fermi-Flächen von Metallen Quadratisches Gitter Literatur Übungsaufgaben Dynamik . Semiklassisches Modell Grundlagen des semiklassischen Modells Gültigkeitsbereich des semiklassischen Modells . Bewegung von Kristallelektronen Gefüllte Bänder Teilweise gefüllte Bänder Elektronen und Löcher Semiklassische Bewegung im homogenen Magnetfeld Semiklassische Bewegung in gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern Hall-Effekt und Magnetwiderstand im Hochfeldgrenzfall . Streuprozesse Beschreibung von Streuprozessen Streuquerschnitte . Boltzmann-Transportgleichung Boltzmann-Gleichung und Relaxationszeit : Linearisierte Boltzmann-Gleichung Relaxationszeit-Ansatz . Vertiefungsthema: Allgemeine Transportkoeffizienten Elektrische Leitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit Thermokraft Peltier-Effekt Thermomagnetische Effekte Phononen-Mitführung Quanteninterferenzeffekte Vertiefungsthema: Magnetwiderstand Magnetwiderstand und Hall-Effekt im Einband-Modell Magnetwiderstand und Hall-Effekt im Zweiband-Modell Hochfeld-Magnetwiderstand Quantisierung der Bahnen Freie Ladungsträger Zustandsdichte im Magnetfeld Kristallelektronen Vertiefungsthema: Magnetischer Durchbruch . Experimentelle Bestimmung der Fermi-Flächen De Haas-van Alphen-Effekt Shubnikov-de Haas-Effekt Vertiefungsthema: Zyklotronresonanz Vertiefungsthema: Anomaler Skin-Effekt Literatur Übungsaufgaben Halbleiter . Grundlegende Eigenschaften Klassifizierung von Halbleitern Intrinsische Halbleiter Dotierte Halbleiter Elektrische Leitfähigkeit Hall-Effekt Vertiefungsthema: Seebeck- und Peltier-Effekt Inhomogene Halbleiter p-n Übergang im thermischen Gleichgewicht p-n Übergang mit angelegter Spannung Schottky-Kontakt Schottky-Kontakt mit angelegter Spannung Halbleiter-Bauelemente Zener-Diode Esaki- oder Tunneldiode Solarzelle Bipolarer Transistor Realisierung von niedrigdimensionalen Elektronengassystemen Zweidimensionale Elektronengase Vertiefungsthema: Halbleiter-Laser Zweidimensionales Elektronengas: Quanten-Hall-Effekt Zweidimensionales Elektronengas im Magnetfeld Transporteigenschaften des zweidimensionalen Elektronengases Ganzahliger Quanten-Hall-Effekt Vertiefungsthema: Fraktionaler Quanten-Hall-Effekt Literatur Übungsaufgaben Dielektrische Eigenschaften . Makroskopische Elektrodynamik Die dielektrische Funktion Kramers-Kronig-Relationen Absorption, Transmission und Reflexion von elektromagnetischer Strahlung Das lokale elektrische Feld . Mikroskopische Theorie . Elektronische Polarisation Lorentzsches Oszillator-Modell Vertiefungsthema: Quantenmechanische Beschreibung der elektronischen Polarisation . Ionische Polarisation Eigenschwingungen von Ionenkristallen Erzwungene Schwingungen von Ionenkristallen . Orientierungspolarisation Statische Polarisation Frequenzabhängige Polarisation . Dielektrische Eigenschaften von Metallen und Halbleitern Dielektrische Funktion eines freien Elektronengases Longitudinale Plasmaschwingungen: Plasmonen Erzwungene transversale Plasmaschwingungen: Plasmon-Polaritonen Interband-Übergänge .' Exzitonen . Elektron-Elektron-Wechselwirkung und Abschirmung in Metallen Statische Abschirmung Vertiefungsthema: Lindhard Theorie Vertiefungsthema: Abschirmung von Phononen in Metallen Vertiefungsthema: Metall-Isolator-Übergang Elektron-Elektron-Wechselwirkung und Theorie der Fermi-Flüssigkeit . Ferroelektrizität Landau-Theorie der Phasenübergänge Klassifizierung von Ferroelektrika Ferroelektrische Domänen Piezoelektrizität Literatur Übungsaufgaben Magnetismus . Makroskopische Größen Die magnetische Suszeptibilität Lokales magnetisches Feld Entmagnetisierungs-und Streufelder Magnetostatische Selbstenergie . Mikroskopische Theorie Dia-, Para- und Ferromagnetismus Atomarer Dia- und Paramagnetismus Atome im homogenen Magnetfeld Statistische Betrachtung Larmor-Diamagnetismus Magnetische Momente in Festkörpern Langevin-Paramagnetismus Vertiefungsthema: Van Vleck Paramagnetismus Kühlung durch adiabatische Entmagnetisierung Para- und Diamagnetismus von Metallen Pauli-Paramagnetismus Landau-Diamagnetismus Kooperativer Magnetismus Dipol-Dipol-Wechselwirkung Austauschwechselwirkung zwischen lokalisierten Elektronen Spin-Bahn-Wechselwirkung Zeeman-Wechselwirkung Austauschwechselwirkung zwischen itineranten Elektronen Magnetische Ordnungsphänomene Magnetische Ordnungsstrukturen Ferromagnetismus Ferrimagnetismus Antiferromagnetismus . Magnetische Anisotropie Magnetische freie Energiedichte Magnetokristalline Anisotropie Formanisotropie Induzierte Anisotropie . Magnetische Domänen Ferromagnetische Domänen Antiferromagnetische Domänen Domänenwände Magnetisierungskurve Magnetische Speichermedien . Spin-Wellen Austauschmoden Dipolare Moden Vertiefungsthema: Antiferromagnetische Spin-Wellen Literatur Übungsaufgaben Supraleitung . Geschichte und grundlegende Eigenschaften Geschichte der Supraleitung Supraleitende Materialien Sprungtemperaturen Grundlegende Eigenschaften . Thermodynamische Eigenschaften von Supraleitern Typ-I Supraleiter im Magnetfeld Typ-Ii Supraleiter im Magnetfeld . Phänomenologische Modelle London-Gleichungen Verallgemeinerte London Theorie - Supraleitung als makroskopisches Quantenphänomen Die Ginzburg-Landau-Theorie . Typ-I und Typ-Ii Supraleiter Mischzustand und kritische Felder Supraleiter-Normalleiter Grenzflächenenergie Vertiefungsthema: Zwischenzustand und Entmagnetisierungseffekte Kritische Felder Vertiefungsthema: Nukleation an Oberflächen Vertiefungsthema: Shubnikov-Phase und Flussliniengitter Vertiefungsthema: Flusslinien in Typ-Ii Supraleitern Kritische Stromdichte . Mikroskopische Theorie Attraktive Elektron-Elektron-Wechselwirkung und Cooper-Paare Der BCS-Grundzustand Quasiteilchentunneln Thermodynamische Größen Josephson-Effekt Die Josephson-Gleichungen Josephson-Kontakt im Magnetfeld Supraleitende Quanteninterferometer . Kritische Ströme in Typ-Ii Supraleitern Stromtransport im Mischzustand Lorentz-Kraft Reibungskraft Haftkraft . Kuprat-Supraleiter Strukturelle Eigenschaften Elektronische Eigenschaften Supraleitende Eigenschaften Literatur Übungsaufgaben A Quantentheorie des Gitters A.l Der harmonische Oszillator A. Quantisierung von Gitterschwingungen A. . Lineare Kette A. . Erzeugungs-und Vernichtungsoperatoren B Quantenstatistik B.l Identische Teilchen B.l.l Klassischer Fall: Maxwell-Boltzmann-Statistik B.l. Quantenmechanischer Fall B. Die quantenmechanischen Verteilungsfunktionen B. Quantenstatistische Beschreibung B. . Photonen-Statistik B. . Die Fermi-Dirac-Statistik B. Die Bose-Einstein-Statistik B. . Quantenstatistik im klassischen Grenzfall C Sommerfeld-Entwicklung D Geladenes Teilchen in elektromagnetischem Feld D.l Der verallgemeinerte Impuls D. Lagrange-Funktion D. Hamilton-Funktion E Dipolnäherung F Thermodynamik F.l Thermodynamische Potenziale F. Innere Energie F. . Arbeit an Systemen in elektrischen und magnetischen Feldern F. . Zusammenhang zwischen innerer Energie und elektromagnetischer Arbeit F. Freie Energie F. Freie Enthalpie F. Verwendung der thermodynamischen Potenziale F. Spezifische Wärme Literatur G SI-Einheiten G.l Geschichte des Sl-Systems G. Die SI-Basiseinheiten G. . Einige von den SI-Einheiten abgeleitete Einheiten G. Vorsätze G. Abgeleitete Einheiten und Umrechnungsfaktoren G.. Länge, Fläche, Volumen G. . Masse G. . Zeit, Frequenz G. . Temperatur G. . Winkel G. . Kraft, Druck, Viskosität G. . Energie, Leistung, Wärmemenge G. . Elektromagnetische Einheiten H Physikalische Konstanten
Details
VerfasserIn: Gross, Rudolf; Marx, Achim
VerfasserInnenangabe: von Rudolf Gross ; Achim Marx
Jahr: 2012
Verlag: München, Oldenbourg
Systematik: NN.PA
ISBN: 978-3-486-71294-0
2. ISBN: 3-486-71294-2
Beschreibung: XVIII, 982 S. : Ill., graph. Darst.
Fußnote: Literaturangaben
Mediengruppe: Buch