Festkörperphysik

Name: Festkörperphysik
Brand: De Gruyter Oldenbourg
Price: 54.95 EUR
Availability: OnlineOnly

Rudolf Gross Achim Marx(Author)

De Gruyter Oldenbourg (Publisher)

2nd Edition

Published on 23. October 2014

XVIII, 1006 pages

E-Book

PDF with digital watermarking

System requirements

978-3-11-035870-4 (ISBN)

€54.95incl. 7% vat

System requirements

for PDF with digital watermarking

E-Book Single Licence

Available for download

New edition available

Description

More details

Other editions

Persons

Content

Intro
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
1 Kristallstruktur
1.1 Periodische Strukturen - Grundbegriffe und Definitionen
1.1.1 Das Bravais-Gitter
1.1.2 Klassifizierung von Kristallgittern
1.1.3 Richtungen und Ebenen in Kristallen
1.1.4 Quasikristalle
1.2 Einfache Kristallstrukturen
1.2.1 Die sc-Struktur
1.2.2 Die fcc-Struktur
1.2.3 Die bcc-Struktur
1.2.4 Die hcp-Struktur
1.2.5 Die dhcp-Struktur
1.2.6 Die Natriumchloridstruktur
1.2.7 Die Cäsiumchloridstruktur
1.2.8 Die Diamantstruktur
1.2.9 Die Zinkblende-undWurtzit-Struktur
1.2.10 Die Graphitstruktur
1.3 Festkörperoberflächen
1.4 Reale Kristalle
1.4.1 Strukturelle Fehlordnung
1.4.2 Chemische Fehlordnung
1.5 Nicht-kristalline Festkörper
1.5.1 Die radiale Verteilungsfunktion
1.5.2 Flüssigkristalle
1.6 Vertiefungsthema: Direkte Abbildung von Kristallstrukturen
1.6.1 Elektronenmikroskopie
1.6.2 Rastersondentechniken
Literatur
2 Strukturanalyse
2.1 Das reziproke Gitter
2.1.1 Definition des reziproken Gitters
2.1.2 Fourier-Analyse
2.1.3 Die reziproken Gittervektoren
2.1.4 Die erste Brillouin-Zone
2.1.5 Gitterebenen und Millersche Indizes
2.1.6 Gegenüberstellung von direktem und reziprokem Raum
2.2 Beugung
2.2.1 Die Bragg-Bedingung
2.2.2 Die von Laue Bedingung
2.2.3 Zusammenhang zwischen Bragg und von Laue Bedingung
2.2.4 Allgemeine Beugungstheorie
2.2.5 Beispiele für Strukturfaktoren
2.2.6 Inelastische Streuung
2.2.7 Der Debye-Waller Faktor
2.2.8 Vertiefungsthema: Der Mößbauer-Effekt
2.3 Experimentelle Methoden
2.3.1 Wellentypen
2.3.2 Methoden der Röntgendiffraktometrie
Literatur
3 Bindungskrä?e
3.1 Grundlagen
3.1.1 Bindungsenergie und Schmelztemperatur
3.1.2 Elektronische Struktur der Atome
3.2 Die Van derWaals Bindung
3.2.1 Wechselwirkung zwischen fluktuierenden Dipolen
3.2.2 AbstoßendeWechselwirkung
3.2.3 Gleichgewichtsgitterkonstante
3.2.4 Kompressibilität
3.3 Die ionische Bindung
3.3.1 Madelungenergie
3.3.2 Gleichgewichtsgitterkonstante
3.3.3 Kompressibilität
3.4 Die kovalente Bindung
3.4.1 Das H+2 -Molekülion
3.4.2 Das H2-Molekül
3.4.3 Vertiefungsthema: Hybridisierung
3.5 Die metallische Bindung
3.5.1 Bindungsenergie
3.6 DieWasserstoffbrückenbindung
3.7 Atom- und Ionenradien
3.7.1 Atomradien
3.7.2 Ionenradien
Literatur
4 Elastische Eigenscha?en
4.1 Grundlagen
4.2 Spannung und Dehnung
4.2.1 Der Spannungstensor
4.2.2 Die Dehnungskomponenten
4.3 Der Elastizitätstensor
4.3.1 Elastische Energiedichte
4.3.2 Kristallsymmetrie und Elastizitätsmodul
4.4 Vertiefungsthema: Verspannungseffekte in epitaktischen Schichten
4.5 Technische Größen
4.6 ElastischeWellen
4.6.1 ElastischeWellen in kubischen Kristallen
4.6.2 Experimentelle Methoden
Literatur
5 Gitterdynamik
5.1 Grundlegendes
5.1.1 Die adiabatische Näherung
5.1.2 Die harmonische Näherung
5.2 KlassischeTeorie
5.2.1 Bewegungsgleichungen
5.2.2 Kristallgitter mit einatomiger Basis
5.2.3 Kristallgitter mit zweiatomiger Basis
5.2.4 Gitterschwingungen - dreidimensionaler Fall
5.3 Zustandsdichte im Phononenspektrum
5.3.1 Randbedingungen
5.3.2 Zustandsdichte im Impulsraum
5.3.3 Zustandsdichte im Frequenzraum
5.4 Quantisierung der Gitterschwingungen
5.4.1 Das Quantenkonzept
5.4.2 Phononen
5.4.3 Der Impuls von Phononen
5.5 Experimentelle Methoden
5.5.1 Inelastische Neutronenstreuung
5.5.2 Inelastische Lichtstreuung
Literatur
6 Termische Eigenscha?en
6.1 SpezifischeWärme
6.1.1 Definition der spezifischenWärme
6.1.2 Klassische Betrachtung
6.1.3 Quantenmechanische Betrachtung
6.1.4 Temperaturverlauf der spezifischenWärme
6.1.5 Debye- und Einstein-Näherung
6.1.6 Phononenzahl und Nullpunktsenergie
6.1.7 Vertiefungsthema: Analogie zwischen Phononen- und Photonengas
6.2 Anharmonische Effekte
6.2.1 Anharmonisches Potenzial
6.3 Termische Ausdehnung
6.3.1 Mittlere Auslenkung
6.3.2 Vertiefungsthema: Zustandsgleichung und thermische Ausdehnung
6.4 Wärmeleitfähigkeit
6.4.1 Definition derWärmeleitfähigkeit
6.4.2 Transporttheorie
6.4.3 Temperaturabhängigkeit derWärmeleitfähigkeit
6.4.4 Spontaner Zerfall von Phononen
6.4.5 Vertiefungsthema:Wärmetransport in amorphen Festkörpern
6.4.6 Vertiefungsthema:Wärmetransport in niederdimensionalen Systemen
Literatur
7 Das freie Elektronengas
7.1 Modell des freien Elektronengases
7.1.1 Grundzustand
7.1.2 Fermi-Gas bei endlicher Temperatur
7.1.3 Das chemische Potenzial
7.2 SpezifischeWärme
7.2.1 Teorie
7.2.2 Experimentelle Ergebnisse
7.3 Transporteigenscha?en
7.3.1 Elektrische Leitfähigkeit
7.3.2 Termische Leitfähigkeit
7.3.3 Termokra?
7.3.4 Bewegung im Magnetfeld
7.4 Niedrigdimensionale Elektronengassysteme
7.4.1 Zweidimensionales Elektronengas
7.4.2 Eindimensionales Elektronengas
7.4.3 Nulldimensionales Elektronengas
7.5 Transporteigenscha?en von niederdimensionalen Elektronengasen
7.5.1 Eindimensionales Elektronengas: Leitwertquantisierung
7.5.2 Vertiefungsthema: Nulldimensionales Elektronengas: Coulomb-Blockade
Literatur
8 Energiebänder
8.1 Bloch-Elektronen
8.1.1 Bloch-Wellen im Ortsraum
8.1.2 Bloch-Wellen im k-Raum
8.1.3 Der Kristallimpuls
8.1.4 Dispersionsrelation und Bandstruktur
8.1.5 Reduziertes Zonenschema
8.2 Die Näherung fast freier Elektronen
8.2.1 Qualitative Diskussion
8.2.2 Quantitative Diskussion
8.3 Die Näherung stark gebundener Elektronen
8.3.1 Beispiele: kubische Gitter
8.3.2 Weitere Methoden zur Bandstrukturberechnung
8.3.3 Vertiefungsthema: Spin-Bahn-Kopplung
8.4 Metalle, Halbmetalle, Halbleiter, Isolatoren
8.4.1 Anzahl der Zustände pro Band
8.4.2 Halbmetalle
8.4.3 Isolatoren
8.5 Zustandsdichte und Bandstrukturen
8.5.1 Zustandsdichte
8.5.2 Beispiele für Bandstrukturen
8.5.3 Experimentelle Bestimmung der Bandstruktur
8.6 Fermi-Flächen von Metallen
8.6.1 Quadratisches Gitter
Literatur
9 Dynamik
9.1 Semiklassisches Modell
9.1.1 Grundlagen des semiklassischen Modells
9.1.2 Gültigkeitsbereich des semiklassischen Modells
9.2 Bewegung von Kristallelektronen
9.2.1 Gefüllte Bänder
9.2.2 Teilweise gefüllte Bänder
9.2.3 Elektronen und Löcher
9.2.4 Semiklassische Bewegung im homogenen Magnetfeld
9.2.5 Semiklassische Bewegung in gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern
9.2.6 Hall-Effekt und Magnetwiderstand im Hochfeldgrenzfall
9.3 Streuprozesse
9.3.1 Beschreibung von Streuprozessen
9.3.2 Streuquerschnitte
9.4 Boltzmann-Transportgleichung
9.4.1 Boltzmann-Gleichung und Relaxationszeit
9.4.2 Linearisierte Boltzmann-Gleichung
9.4.3 Relaxationszeit-Ansatz
9.5 Vertiefungsthema: Allgemeine Transportkoeffizienten
9.5.1 Elektrische Leitfähigkeit
9.5.2 Wärmeleitfähigkeit
9.5.3 Termokra?
9.5.4 Peltier-Effekt
9.5.5 Termomagnetische Effekte
9.5.6 Allgemeines Klassifizierungsschema
9.5.7 Anomaler Hall- und Nernst-Effekt
9.5.8 Spin-Hall- und Spin-Nernst-Effekt
9.5.9 Phononen-Mitführung
9.5.10 Quanteninterferenzeffekte
9.6 Vertiefungsthema: Magnetwiderstand
9.6.1 Magnetwiderstand und Hall-Effekt im Einband-Modell
9.6.2 Magnetwiderstand und Hall-Effekt im Zweiband-Modell
9.6.3 Hochfeld-Magnetwiderstand
9.7 Quantisierung der Bahnen
9.7.1 Freie Ladungsträger
9.7.2 Zustandsdichte im Magnetfeld
9.7.3 Kristallelektronen
9.7.4 Vertiefungsthema: Magnetischer Durchbruch
9.8 Experimentelle Bestimmung der Fermi-Flächen
9.8.1 De Haas-van Alphen-Effekt
9.8.2 Shubnikov-de Haas-Effekt
9.8.3 Vertiefungsthema: Zyklotronresonanz
9.8.4 Vertiefungsthema: Anomaler Skin-Effekt
Literatur
10 Halbleiter
10.1 Grundlegende Eigenscha?en
10.1.1 Klassifizierung von Halbleitern
10.1.2 Intrinsische Halbleiter
10.1.3 Dotierte Halbleiter
10.1.4 Elektrische Leitfähigkeit
10.1.5 Hall-Effekt
10.1.6 Vertiefungsthema: Seebeck- und Peltier-Effekt
10.2 Inhomogene Halbleiter
10.2.1 p-n Übergang im thermischen Gleichgewicht
10.2.2 p-n Übergang mit angelegter Spannung
10.2.3 Schottky-Kontakt
10.2.4 Schottky-Kontakt mit angelegter Spannung
10.3 Halbleiter-Bauelemente
10.3.1 Zener-Diode
10.3.2 Esaki- oder Tunneldiode
10.3.3 Solarzelle
10.3.4 Bipolarer Transistor
10.4 Realisierung von niedrigdimensionalen Elektronengassystemen
10.4.1 Zweidimensionale Elektronengase
10.4.2 Vertiefungsthema: Halbleiter-Laser
10.5 Zweidimensionales Elektronengas: Quanten-Hall-Effekt
10.5.1 Zweidimensionales Elektronengas im Magnetfeld
10.5.2 Transporteigenscha?en des zweidimensionalen Elektronengases
10.5.3 Ganzzahliger Quanten-Hall-Effekt
10.5.4 Vertiefungsthema: Fraktionaler Quanten-Hall-Effekt
10.6 Topologische Quantenmaterialien
10.6.1 Topologie und Bandstruktur
10.6.2 Berry-Phase und Chern-Zahl
10.6.3 Klassifizierung von Topologischen Isolatoren
10.6.4 Zweidimensionale Topologische Isolatoren
10.6.5 Dreidimensionale Topologische Isolatoren
10.6.6 Topologische Supraleiter
10.6.7 Zukun?sperspektiven
Literatur
11 Dielektrische Eigenscha?en
11.1 Makroskopische Elektrodynamik
11.1.1 Die dielektrische Funktion
11.1.2 Kramers-Kronig-Relationen
11.1.3 Absorption, Transmission und Reflexion von elektromagn. Strahlung
11.1.4 Das lokale elektrische Feld
11.2 MikroskopischeTeorie
11.3 Elektronische Polarisation
11.3.1 Lorentzsches Oszillator-Modell
11.3.2 Vertiefungsthema: Quantenmechanische Beschreibung der elektronischen Polarisation
11.4 Ionische Polarisation
11.4.1 Eigenschwingungen von Ionenkristallen
11.4.2 Erzwungene Schwingungen von Ionenkristallen
11.5 Orientierungspolarisation
11.5.1 Statische Polarisation
11.5.2 Frequenzabhängige Polarisation
11.6 Dielektrische Eigenscha?en von Metallen und Halbleitern
11.6.1 Dielektrische Funktion eines freien Elektronengases
11.6.2 Longitudinale Plasmaschwingungen: Plasmonen
11.6.3 Erzwungene transversale Plasmaschwingungen: Plasmon-Polaritonen
11.6.4 Interband-Übergänge
11.6.5 Exzitonen
11.7 Elektron-Elektron-Wechselwirkung und Abschirmung in Metallen
11.7.1 Statische Abschirmung
11.7.2 Vertiefungsthema: LindhardTeorie
11.7.3 Vertiefungsthema: Abschirmung von Phononen in Metallen
11.7.4 Polaronen
11.7.5 Vertiefungsthema: Metall-Isolator-Übergang
11.7.6 Elektron-Elektron-Wechselwirkung undTeorie der Fermi-Flüssigkeit
11.8 Ferroelektrizität
11.8.1 Landau-Teorie der Phasenübergänge
11.8.2 Klassifizierung von Ferroelektrika
11.8.3 Ferroelektrische Domänen
11.8.4 Piezoelektrizität
Literatur
12 Magnetismus
12.1 Makroskopische Größen
12.1.1 Die magnetische Suszeptibilität
12.1.2 Lokales magnetisches Feld
12.1.3 Entmagnetisierungs- und Streufelder
12.1.4 Magnetostatische Selbstenergie
12.2 MikroskopischeTeorie
12.2.1 Dia-, Para- und Ferromagnetismus
12.3 Atomarer Dia- und Paramagnetismus
12.3.1 Atome im homogenen Magnetfeld
12.3.2 Statistische Betrachtung
12.3.3 Larmor-Diamagnetismus
12.3.4 Magnetische Momente in Festkörpern
12.3.5 Langevin-Paramagnetismus
12.3.6 Vertiefungsthema: Van Vleck Paramagnetismus
12.3.7 Kühlung durch adiabatische Entmagnetisierung
12.4 Para- und Diamagnetismus von Metallen
12.4.1 Pauli-Paramagnetismus
12.4.2 Landau-Diamagnetismus
12.5 Kooperativer Magnetismus
12.5.1 Dipol-Dipol-Wechselwirkung
12.5.2 Austauschwechselwirkung zwischen lokalisierten Elektronen
12.5.3 Dzyaloshinskii-MoriyaWechselwirkung
12.5.4 Spin-Bahn-Wechselwirkung
12.5.5 Zeeman-Wechselwirkung
12.5.6 Austauschwechselwirkung zwischen itineranten Elektronen
12.6 Magnetische Ordnungsphänomene
12.6.1 Magnetische Ordnungsstrukturen
12.6.2 Ferromagnetismus
12.6.3 Ferrimagnetismus
12.6.4 Antiferromagnetismus
12.7 Magnetische Anisotropie
12.7.1 Magnetische freie Energiedichte
12.7.2 Magnetokristalline Anisotropie
12.7.3 Formanisotropie
12.7.4 Induzierte Anisotropie
12.8 Magnetische Domänen
12.8.1 Ferromagnetische Domänen
12.8.2 Antiferromagnetische Domänen
12.8.3 Domänenwände
12.8.4 Abbildung der Domänenstruktur
12.8.5 Magnetisierungskurve
12.8.6 Magnetische Speichermedien
12.9 Magnetisierungsdynamik
12.9.1 Ferromagnetische Resonanz
12.10 Spin-Wellen
12.10.1 Austauschmoden
12.10.2 Dipolare Moden
12.10.3 Vertiefungsthema: Antiferromagnetische Spin-Wellen
Literatur
13 Supraleitung
13.1 Geschichte und grundlegende Eigenscha?en
13.1.1 Geschichte der Supraleitung
13.1.2 Supraleitende Materialien
13.1.3 Sprungtemperaturen
13.1.4 Grundlegende Eigenscha?en
13.2 Termodynamische Eigenscha?en von Supraleitern
13.2.1 Typ-I Supraleiter im Magnetfeld
13.2.2 Typ-II Supraleiter im Magnetfeld
13.3 Phänomenologische Modelle
13.3.1 London-Gleichungen
13.3.2 Verallgemeinerte London teorie - Supraleitung als makroskopisches Quantenphänomen
13.3.3 Die Ginzburg-Landau-Teorie
13.4 Typ-I und Typ-II Supraleiter
13.4.1 Mischzustand und kritische Felder
13.4.2 Supraleiter-Normalleiter Grenzflächenenergie
13.4.3 Vertiefungsthema: Zwischenzustand und Entmagnetisierungseffekte
13.4.4 Kritische Felder
13.4.5 Vertiefungsthema: Nukleation an Oberflächen
13.4.6 Vertiefungsthema: Shubnikov-Phase und Flussliniengitter
13.4.7 Vertiefungsthema: Flusslinien in Typ-II Supraleitern
13.4.8 Kritische Stromdichte
13.5 MikroskopischeTeorie
13.5.1 Attraktive Elektron-Elektron-Wechselwirkung und Cooper-Paare
13.5.2 Der BCS-Grundzustand
13.5.3 Energielücke und Anregungsspektrum
13.5.4 Quasiteilchentunneln
13.5.5 Termodynamische Größen
13.6 Josephson-Effekt
13.6.1 Die Josephson-Gleichungen
13.6.2 Josephson-Kontakt mitWechselspannung
13.6.3 Josephson-Kontakt im Magnetfeld
13.6.4 Supraleitende Quanteninterferometer
13.7 Kritische Ströme in Typ-II Supraleitern
13.7.1 Stromtransport im Mischzustand
13.7.2 Lorentz-Kra?
13.7.3 Reibungskra?
13.7.4 Ha?kra?
13.8 Unkonventionelle Supraleitung
13.9 Kuprat-Supraleiter
13.9.1 Strukturelle Eigenscha?en
13.9.2 Elektronische Eigenscha?en
13.9.3 Supraleitende Eigenscha?en
Literatur
A Quantentheorie des Gitters
A.1 Der harmonische Oszillator
A.2 Quantisierung von Gitterschwingungen
A.2.1 Lineare Kette
A.2.2 Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren
B Quantenstatistik
B.1 Identische Teilchen
B.1.1 Klassischer Fall: Maxwell-Boltzmann-Statistik
B.1.2 Quantenmechanischer Fall
B.2 Die quantenmechanischen Verteilungsfunktionen
B.2.1 Quantenstatistische Beschreibung
B.2.2 Photonen-Statistik
B.2.3 Die Fermi-Dirac-Statistik
B.2.4 Die Bose-Einstein-Statistik
B.2.5 Quantenstatistik im klassischen Grenzfall
C Sommerfeld-Entwicklung
D Geladenes Teilchen in elektromagnetischem Feld
D.1 Der verallgemeinerte Impuls
D.2 Lagrange-Funktion
D.3 Hamilton-Funktion
E Dipolnäherung
F Thermodynamik
F.1 Termodynamische Potenziale
F.2 Innere Energie
F.2.1 Arbeit an Systemen in elektrischen und magnetischen Feldern
F.2.2 Zusammenhang zwischen innerer Energie und elektromagnetischer Arbeit
F.3 Freie Energie
F.4 Freie Enthalpie
F.5 Verwendung der thermodynamischen Potenziale
F.6 SpezifischeWärme
Literatur
G Herleitungen zur Supraleitung
G.1 Madelung-Transformation
G.2 BCS Hamilton-Operator
G.3 Grundzustandsenergie
G.4 Josephson-Gleichungen
H SI-Einheiten
H.1 Geschichte des SI-Systems
H.2 Die SI-Basiseinheiten
H.2.1 Einige von den SI-Einheiten abgeleitete Einheiten
H.3 Vorsätze
H.4 Abgeleitete Einheiten und Umrechnungsfaktoren
H.4.1 Länge, Fläche, Volumen
H.4.2 Masse
H.4.3 Zeit, Frequenz
H.4.4 Temperatur
H.4.5 Winkel
H.4.6 Kra?, Druck, Viskosität
H.4.7 Energie, Leistung,Wärmemenge
H.4.8 Elektromagnetische Einheiten
I Physikalische Konstanten
Literatur
Abbildungsnachweis
Index

System requirements

Save as PDF Copy link into clipboard

Schweitzer Fachinformationen

Festkörperphysik

Description

More details

Other editions

New editions

Additional editions

Previous edition

Persons

Content

System requirements