Nanosysteme 1 (Physik der Nanoelektronik)
Nanosystems 1 (Physics of Nano-Electronics)

Modul PH2091

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

PH2091 ist ein Semestermodul in Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Die Gültigkeit des Moduls ist bis SS 2013.

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)
150 h 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2091 ist Alexander Holleitner.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

This module gives an overview over the electronic properties of nanoscale circuits and systems. After a topical and historic introduction, "top down" and "bottom-up" methods of nanolithography and -fabrication are presented. Then, the impact of the spatial confinement on the electronic states as well as the electronic transport properties of low-dimensional electron systems is discussed. Furthermore, phase-coherent transport phenomena, magneto quantum transport in low-dimensional electron systems, Coulomb blockade effects, single electron and single spin phenomena are presented. In addition, thermoelectric and optoelectronic phenomena in nanoscale circuits are introduced. A further emphasis is put on topical material systems, such as graphene, topological insulators, nanoparticles, single molecules and proteins, carbon nanotubes, and nanoscale semiconductor circuits.

Lernergebnisse

After a successful participation of the module, the student is able to:
1) specify common "top down" and "bottom up" methods of nanofabrication.
2) discuss the impact of spatial confinement on the electronic properties of nanosystems.
3) explain and specify phase-coherent transport phenomena in nanoscale circuits.
4) explain magneto quantum transport phenomena such as the quantum Hall effect.
5) explain and specify single electron and single spin processes in solid state based nanosystems.
6) explain thermoelectric phenomena in nanoscale circuits.
7) differentiate between the different optically induced current contributions in nanoscale systems.

Voraussetzungen

There are no access requirements beyond the ones for the master study.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 4 Nanosystems 1 Holleitner, A. einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

lecture, beamer presentation, board work, exercises in individual and group work, discussion

Medienformen

Lecture script, practise sheets, accompanying internet site, complementary literature

Literatur

J. H. Davies: The Physics of Low-Dimensional Semiconductors (Cambridge University Press, 1998),
T. Ihn, Semiconductor Nanostructures: Quantum states and electronic transport. (Oxford, 2010)
T. Heinzel: Mesoscopic Electronics in Solid State Nanostructures, (Wiley VCH, 2003),
C. Weisbuch and B. Vinter: Quantum Semiconductor Structures, (Academic Press-1991),
Bushan, Bharat (Editor): “Springer Handbook of Nanotechnology”, (2nd revised and extended edition)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2092: Nanosystems 2 / Nanosysteme 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.