Physik der kondensierten Materie 2
Condensed Matter Physics 2

Modul PH0018 [KM Expert 2]

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

PH0018 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Pflichtmodule im Bachelorstudiengang Physik (6. Fachsemester, Vertiefung KM)

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
270 h 105 h 9 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH0018 ist Rudolf Gross.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Metalle
 

  • Fermiflächen realer Metalle
  • Magnetowiderstand
  • Quantenoszillationen

Halbleiter

  • Klassifizierung und grundlegende Eigenschaften
  • inhomogene Halbleiter und Halbleiter-Bauelemente
  • niedrigdimensionale Elektronengase
  • Quanten-Hall-Effekt(e)

Dielektrische Festkörper

  • makroskopische Elektrodynamik & mikroskopische Theorie
  • elektronische, ionische und Orientierungspolarisation
  • dielektrische Eigenschaften von Metallen und Halbleitern
  • Elektron-Elektron-Wechselwirkung und Abschirmung in Metallen
  • Phasenübergänge und Ferroelektrizität

Magnetismus

  • atomarer Dia- und Paramagnetismus
  • Para- und Diamagnetismus von Metallen
  • Austauschwechselwirkung und magnetische Ordnung
  • magnetische Anregungen

Supraleitung

  • grundlegende Eigenschaften von Supraleitern
  • Phänomenologische Beschreibung: London- und Ginzburg-Landau-Theorie
  • thermodynamische Eigenschaften
  • Grundzüge der mikroskopischen Theorie

Oberflächen und Grenzflächen

  • elektronische Eigenschaften
  • Methoden der Untersuchung von Oberflächen
  • funtionelle Eigenschaften an Bespielen

Lernergebnisse

Nach Abschluss des Moduls ist der Student/die Studentin in der Lage:
- grundlegende Konzepte aus der Physik der kondensierten Materie selbst anzuwenden, um physikalische Eigenschaften, die an kondensierter Materie beobachtet werden, mit der kristallinen Struktur und elektronischen Bandstrukturen in Verbindung zu bringen und zu erklären. Diese betreffen insbesondere die verschiedenen Materialklassen, wie Metalle, Halbleiter, Isolatoren und Supraleiter sowie die elektrischen, magnetischen und optischen Eigenschaften;
- wichtige Erkenntnisgewinne im Verständnis der Physik der kondensierten Materie mit Beiträgen relevanter Wissenschaftler und Persönlichkeiten in Verbindung zu setzen;
- experimentelle Methoden in der Physik der kondensierten Materie zu beschreiben;
- physikalische Eigenschaften auf der Basis klassischer und quantenmechanischer Modelle sowie unter Zuhilfenahme der Elektrodynamik und Thermodynamik quantitativ zu erklären;
- die gewonnenen Erkenntnisse auf Erfahrungen aus dem Umgang mit kondensierter Materie im Alltag, Praktikumsversuchen und Experimenten zu übertragen;
- wichtige Bauelemente und Anwendungen in der Elektronik, Optoelektronik, Sensorik zu erklären.
 

Voraussetzungen

In der Vorlesung wird Bezug genommen auf Kenntnisse aus der Experimentalphysik, dem Elektromagnetismus, der Elektrodynamik, der Thermodynamik, der Quantenmechanik und der Physik der kondensierten Materie 1.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 6 Physik der kondensierten Materie 2 Gross, R.
Mitwirkende: Geprägs, S.
Montag, 10:00–11:30
Montag, 12:15–14:00
Dienstag, 08:30–10:00
Dienstag, 12:00–14:00
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Das Expert-Modul Kondensierte Materie 2 wird in kompakter Form (8 SWS Vorlesung, 2 SWS Tutorium, 2 SWS Übung) während der ersten Hälfte des Semesters gelesen. Das Tutorium dient zur Klärung allgemeiner Fragen von Studierenden und zur Verknüpfung der Vorlesungsinhalte mit aktuellen Forschungsthemen.

Medienformen

Tafelanschrieb mit Hilfe eines Tablet-Computers, Darstellung von experimentellen Aufbauten, Messdaten mit Hilfe von Folienpräsentation, Handouts wichtiger Folien für Handnotizen des Studenten/der Studentin. Den Hörern wird eine pdf-Version des Inhalts ("Tafelanschrieb" mit Folien) der jeweiligen Vorlesung nach deren Abhaltung zum "download" zur Verfügung gestellt; Aufgabenzettel zum eigenständigen Bearbeiten von Problemstellungen aus der Physik der kondensierten Materie werden wöchentlich zum download zu Verfügung gestellt.

Literatur

R. Gross, A. Marx, "Festkörperphysik", Oldenbourg-Verlag.
N.W. Ahcroft, N.D Mermin, "Solid State Physics", Holt-Saunders International Editions.
C. Kittel, "Introduction to Solid State Physics", Wiley. [Bemerkung: Ältere Ausgaben behandeln Grundlagen ausführlicher. Aktuelle Ausgaben geben einen Überblick auch über moderne Entwicklungen in der Physik der kondensierten Materie.]
Ch. Weißmantel, C. Hamann, "Grundlagen der Festkörperphysik", Wiley-VCH.
H. Ibach, H. Lüth, "Festkörperphysik: Einführung in die Grundlagen", Springer. [Bemerkung: Experimentelle Methoden werden mit speziellen Abschnitten hervorgehoben und einzeln besprochen.]
W. Buckel, R. Kleiner, "Supraleitung: Grundlagen und Anwendungen", Wiley-VCH.
J.R. Hook and H.E. Hall, "Solid State Physics", Wiley & Sons, 2nd Edition.

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Das Erreichen der Lernergebnisse wird anhand einer mündlichen Prüfung bewertet. Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen.
 

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Physik der kondensierten Materie 2 (Block 2B)
Fr, 10.2.2017 Dummy-Termin. Die individuellen Termine werden nach Abschluss der Anmeldung durch das Dekanat festgelegt und werden in der vorlesungsfreien Zeit (Februar / März) stattfinden. bis 15.1.2017

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