Festkörperphysik

Beschreibung

Das vorliegende Buch wendet sich an überwiegend Nebenfachstudierende und behandelt in 9 kompakten Kapiteln die wichtigsten Themen der Festkörperphysik wie den Symmetriebegriff, Gitter und Netzebenen, das reziproke Gitter, Brillouinzonen, Röntgenbeugung, Metrik und Inhalt der Einheitszelle, Gitterenergie und -wellen, Phononen, das Debye-Modell der spezifischen Wärme, elektrische und magnetische Eigenschaften, elektronische Eigenschaften und Modelle im Festkörper, Bloch-Wellen, Bänderschema, Bandüberlappung, Fermi-Flächen und Fermi-Körper, mikroskopische Erklärung des elektrischen Widerstands.

Inhalt

1. Struktur der Kristallgitter I
   1. Einleitung
   2. Punktsymmetrie
   3. Translationssymmetrie
   4. Kombinationen (Raumgruppen)
   5. Netzebenen
   6. Das reziproke Gitter
   7. Übungsaufgaben
2. Struktur der Kristallgitter II (Beugung)
   1. Die Laue-Gleichungen
   2. Die Braggsche Gleichung
   3. Unterschied zwischen v. Laue-Methode und Braggschem Verfahren
   4. Dritte Schreibweise für die Beugungsbedingung
   5. Grundlegende experimentelle Methoden
   6. Experimentelle Methoden nach der Art der verwendeten Strahlung
   7. Bestimmung der Metrik (Abmessungen der Elementarzelle)
   8. Die Reflexintensitäten
   9. Übungsaufgaben
3. Dynamik der Kristallgitter I
   1. Die Ionenbindung
   2. Die kovalente Bindung
   3. Die metallische Bindung
   4. Die Van-der-Waals-Bindung
   5. Wasserstoffbrückenbindung
   6. Zusammenfassung
   7. Ionenkristalle und ihre Gitterenergie
   8. Gitterschwingungen
   9. Verallgemeinerung auf 3 Dimensionen/ Zustandsdichte
   10. Quantisierung von Gitterwellen: Phononen
   11. Nichtlineare Kräfte
   12. Methoden zur Bestimmung von Gitterwellen
   13. Übungsaufgaben
4. Dynamik der Kristallgitter II (thermische Eigenschaften der Phononen)
   1. Definitionen
   2. Die Debyesche Theorie der Schwingungswärme
   3. Die Zustandsdichte der „Würfelfrequenzen“
   4. Auswertung von U(T) – U(0)
   5. Anwendung auf Hohlraumstrahler
   6. Übungsaufgaben
5. Kristalle im elektrischen Feld: Elektrische Polarisation von Kristallen
   1. Definitionen
   2. Die Orientierungspolarisation
   3. Ionenpolarisation und Elektronenpolarisation
   4. Gesamtpolarisation
   5. Spontanpolarisation
   6. Übungsaufgaben
6. Magnetismus von Kristallen I
   1. Definitionen
   2. Generelle Einteilung der Substanzen
   3. Übungsaufgaben
7. Magnetismus von Kristallen II
   1. Einleitung
   2. Ferromagnetismus
   3. Antiferromagnetismus
   4. Ferrimagnetismus
   5. Beispiele für typische Magnetmaterialien
   6. Übungsaufgaben
8. Leitungselektronen in Metallen I
   1. Übersicht über die verschiedenen Modelle
   2. Einelektronenzustände im eindimensionalen (1D-) Gitter
   3. Einelektronenzustände im dreidimensionalen (3D-) Gitter
   4. Das Reduzierte-Energie-Schema
   5. Das Fermi-Sommerfeld-Gas freier Elektronen
   6. Die Fermi-Fläche
   7. Thermische Energie
   8. Übungsaufgaben
9. Leitungselektronen in Metallen II
   1. Das Kristall-Elektronengas im Gitterpotential
   2. Teilchenbild der Kristallelektronen / Effektivmassendynamik
   3. Streuung von Leitungselektronen (elektrische Leitung)
   4. Elektrische Leitfähigkeit von Metallen
   5. Das Ohmsche Gesetz im Gleichfeld
   6. Abschätzung der mittleren freien Weglänge eines Elektrons zwischen zwei Streuprozessen
   7. Übungsaufgaben
10. Empfohlene Literatur
11. Endnotes