Einführung in die Festkörperphysik

Einführung in die Festkörperphysik

von: Philip Hofmann

Wiley-VCH, 2013

ISBN: 9783527674633

Sprache: Deutsch

250 Seiten, Download: 3249 KB

 
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Einführung in die Festkörperphysik



  Cover 1  
  Titel 5  
  Inhaltsverzeichnis 7  
  Vorwort 11  
  1 Chemische Bindung in Festkörpern 13  
     1.1 Anziehende und abstoßende Kräfte 13  
     1.2 Ionische Bindung (Ionenbindung) 14  
     1.3 Kovalente Bindung (Atombindung) 15  
     1.4 Metallbindung 18  
     1.5 Wasserstoffbrückenbindung 19  
     1.6 van-der-Waals-Bindung 19  
     1.7 Diskussion und Aufgaben 19  
        1.7.1 Diskussion 19  
        1.7.2 Aufgaben 20  
  2 Kristallstrukturen 21  
     2.1 Allgemeine Beschreibung von Kristallstrukturen 21  
     2.2 Einige wichtige Kristallstrukturen 23  
        2.2.1 Kubische Strukturen 24  
        2.2.2 Am dichtesten gepackte Strukturen 25  
        2.2.3 Kovalente Strukturen 27  
     2.3 Methoden zur Bestimmung der Kristallstruktur 27  
        2.3.1 Röntgenbeugung 28  
        2.3.2 Andere Methoden 37  
        2.3.3 Inelastische Streuung 38  
     2.4 Diskussion und Aufgaben 38  
        2.4.1 Diskussion 38  
        2.4.2 Aufgaben 38  
  3 Mechanische Eigenschaften 41  
     3.1 Elastische Verformung 43  
        3.1.1 Das makroskopische Bild 43  
        3.1.2 Das mikroskopische Bild 45  
     3.2 Plastische Verformung 47  
        3.2.1 Abschätzung der Fließspannung 48  
        3.2.2 Punktdefekte und Versetzungen 49  
        3.2.3 Die Rolle von Defekten bei der plastischen Verformung 50  
        3.2.4 Bruch 52  
     3.3 Diskussion und Aufgaben 53  
        3.3.1 Diskussion 53  
        3.3.2 Aufgaben 53  
  4 Thermische Eigenschaften des Gitters 55  
     4.1 Gitterschwingungen 55  
        4.1.1 Ein einfacher harmonischer Oszillator 55  
        4.1.2 Eine unendliche Kette von Atomen 56  
        4.1.3 Eine endliche Kette von Atomen 60  
        4.1.4 Quantisierte Schwingungen, Phononen 62  
        4.1.5 Dreidimensionale Festkörper 64  
     4.2 Wärmekapazität des Gitters 67  
        4.2.1 Klassische Theorie und experimentelle Ergebnisse 67  
        4.2.2 Einstein-Modell 69  
        4.2.3 Debye-Modell 71  
     4.3 Wärmeleitfähigkeit 75  
     4.4 Wärmeausdehnung 78  
     4.5 Allotrope Phasenübergänge und Schmelzen 80  
     4.6 Diskussion und Aufgaben 82  
        4.6.1 Diskussion 82  
        4.6.2 Aufgaben 83  
  5 Elektrische Eigenschaften von Metallen: Klassische Betrachtungsweise 85  
     5.1 Die Grundannahmen des Drude-Modells 85  
     5.2 Ergebnisse aus dem Drude-Modell 87  
        5.2.1 Elektrische Leitfähigkeit für Gleichstrom 87  
        5.2.2 Hall-Effekt 90  
        5.2.3 Optisches Reflexionsvermögen von Metallen 91  
        5.2.4 Das Wiedemann-Franz-Gesetz 94  
     5.3 Schwächen des Drude-Modells 95  
     5.4 Diskussion und Aufgaben 96  
        5.4.1 Diskussion 96  
        5.4.2 Aufgaben 96  
  6 Elektronische Eigenschaften von Metallen: Quantenmechanische Betrachtungsweise 99  
     6.1 Das Konzept der Energiebänder 100  
     6.2 Das Modell der freien Elektronen 103  
        6.2.1 Die quantenmechanischen Eigenzustände 103  
        6.2.2 Die Wärmekapazität der Elektronen 107  
        6.2.3 Das Wiedemann-Franz-Gesetz 109  
        6.2.4 Abschirmung 109  
     6.3 Die allgemeine Form der Elektronenzustände 110  
     6.4 Das Modell der nahezu freien Elektronen 114  
     6.5 Energiebänder in realen Festkörpern 118  
     6.6 Transporteigenschaften 123  
     6.7 Kurze Zusammenfassung einiger Schlüsselkonzepte 127  
     6.8 Diskussion und Aufgaben 128  
        6.8.1 Diskussion 128  
        6.8.2 Aufgaben 129  
  7 Halbleiter 131  
     7.1 Intrinsische Halbleiter 132  
        7.1.1 Temperaturabhängigkeit der Ladungsträgerdichte 134  
     7.2 Dotierte Halbleiter 140  
        7.2.1 n- und p-Dotierung 140  
        7.2.2 Ladungsträgerdichte 142  
     7.3 Leitfähigkeit von Halbleitern 144  
     7.4 Halbleiterbauelemente 145  
        7.4.1 Der p-n-Übergang 145  
        7.4.2 Transistoren 150  
        7.4.3 Optoelektronische Bauelemente 152  
     7.5 Diskussion und Aufgaben 153  
        7.5.1 Diskussion 153  
        7.5.2 Aufgaben 154  
  8 Magnetismus 157  
     8.1 Makroskopische Beschreibung 157  
     8.2 Magnetische Effekte in Atomen 159  
     8.3 Schwacher Magnetismus in Festkörpern 163  
        8.3.1 Diamagnetismus 164  
        8.3.2 Paramagnetismus 165  
     8.4 Magnetische Ordnung 168  
        8.4.1 Magnetische Ordnung und die Austauschwechselwirkung 169  
        8.4.2 Temperaturabhängigkeit der Ordnung 174  
        8.4.3 Ferromagnetische Domänen (Weiss-Bezirke) 175  
        8.4.4 Hysterese 176  
     8.5 Diskussion und Aufgaben 8.5 Diskussion und Aufgaben  
        8.5.1 Diskussion 178  
        8.5.2 Aufgaben 178  
  9 Dielektrika 181  
     9.1 Makroskopische Beschreibung 181  
     9.2 Mikroskopische Polarisation 183  
     9.3 Das lokale Feld 185  
     9.4 Frequenzabhängigkeit der Dielktrizitätskonstante 186  
     9.5 Andere Effekte 192  
        9.5.1 Fremdatome in Dielektrika 192  
        9.5.2 Ferroelektrizität 192  
        9.5.3 Piezoelektrizität 194  
        9.5.4 Dielektrischer Durchschlag 195  
     9.6 Diskussion und Aufgaben 195  
        9.6.1 Diskussion 195  
        9.6.2 Aufgaben 195  
  10 Supraleitung 197  
     10.1 Experimentelle Grundlagen 198  
        10.1.1 Verschwindender Widerstand 198  
        10.1.2 Meißner-Ochsenfeld-Effekt 201  
        10.1.3 Der Isotopeneffekt 203  
     10.2 Einige theoretische Aspekte 204  
        10.2.1 Phänomenologische Theorie 204  
        10.2.2 Mikroskopische BCS-Theorie 207  
     10.3 Experimente zur Messung der Lücke 213  
     10.4 Kohärenz des supraleitenden Zustands 215  
     10.5 Supraleiter vom Typ I und Typ II 217  
     10.6 Hochtemperatursupraleitung 220  
     10.7 Zusammenfassende Bemerkungen 221  
     10.8 Diskussion und Aufgaben 222  
        10.8.1 Diskussion 222  
        10.8.2 Aufgaben 222  
  11 Endliche Festkörper und Nanostrukturen 225  
     11.1 Quantenbeschränkung 226  
     11.2 Oberflächen und Grenzflächen 229  
     11.3 Magnetismus auf der Nanoskala 230  
     11.4 Diskussion und Aufgaben 231  
        11.4.1 Diskussion 231  
        11.4.2 Aufgaben 232  
  A Anhang 233  
     A.1 Explizite Formen der Vektoroperationen 233  
     A.2 Mikroskopische Form der Maxwell’schen Gleichungen 234  
     A.3 Die Maxwell’schen Gleichungen in Materie 235  
  Literaturnachweis 237  
  Weiterführende Literatur 239  
  Physikalische Konstanten und Energieäquivalente 241  
  Stichwortverzeichnis 243  

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