Halbleiterphysik
Semiconductor Physics

Modul PH2155

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.

Modulversion vom WS 2012/3

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2017/8WS 2016/7WS 2015/6WS 2012/3

Basisdaten

PH2155 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

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

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie

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)
300 h 110 h 10 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2155 in der Version von WS 2012/3 war Jonathan Finley.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

This module provides an introduction to the electronic and optical properties of modern semiconductor materials and their associated nanostructures. After a contextual and historical motivation, it begins with an introduction to the different methods of fabrication used for ultrapure semiconductor materials, alloys and mixed crystal "multi-layer" systems. It describes how quantum mechanical effects can be exploited for novel device applications in electronics and opto-electronics. After this material properties of the most commonly used semiconductors, lattice vibrations and electronic bandstructure are discussed. Carrier statistics in intrinsic (undoped) semiconductors are then explored before discussing how doping can be used to controllably modify the electronic properties. Thereafter the semi-classical and quantum electronic properties of semiconductors are studied and it is describe how these charge transport properties can be controlled by tailored quantum phenomena.

Lernergebnisse

After participation in the Module the student is able to:

  1. Describe the crystal structure and recall the principle fabrication methods for the most prominent semiconductor materials
  2. Explain and calculate the electronic bandstructure of these materials and its dependence on material composition.
  3. Understand the terms "two-dimensional", "one-dimensional" and "zero-dimensional" semiconductor nanostructure and explain the influence of quantum confinement on the electronic properties of semiconductors.
  4. Understand and explain the physics governing electrical conductivity in bulk semiconductors and low dimensional nanostructures.
  5. Understand and explain magneto transport phenomena including the integer quantum Hall effect and
  6. Understand and explain the interaction of electromagnetic radiation with semiconductors.

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 4 Physics of Semiconductors Stutzmann, M. Di, 12:00–14:00, PH HS3
Mo, 10:00–12:00, PH HS3
sowie einzelne oder verschobene Termine
UE 2 Exercise to Physics of Semiconductors Eckmann, F. Kraut, M. Weiszer, S. Zeidler, A.
Leitung/Koordination: Stutzmann, M.
Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Lectures, Beamer presentations, discussions

Medienformen

keine Angabe

Literatur

Standard-Lehrbücher der Halbleiterphysik, zum Beispiel:

  • J. H. Davies: The Physics of Low-Dimensional Semiconductors (Cambridge University Press, 1998),
  • M. Grundmann: Semiconductor Physics, (Cambridge University Press, 2006),
  • C. Weisbuch and B. Vinter: Quantum Semiconductor Structures, (Academic Press-1991),
  • T. Heinzel: Mesoscopic Electronics in Solid State Nanostructures, (Wiley VCH, 2003),
  • Bushan, Bharat (Editor): “Springer Handbook of Nanotechnology, (2nd revised and extended edition)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

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

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch mündlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 40 Minuten.

Studierende, die aktiv am Übungsbetrieb teilnehmen (mindestens 75%), erhalten einen Bonus von einer Notenzwischenstufe "0.3" auf die bestandene Modulprüfung.

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 Halbleiterphysik
Do, 22.2.2018, 13:30 bis 15:00 101
bis 15.1.2018 (Abmeldung bis 15.2.2018)
Mi, 28.3.2018, 13:30 bis 15:00 PH: 2502
bis 19.3.2018 (Abmeldung bis 21.3.2018)

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.