de | en

Nanoelektronik und Nanooptik
Nanoelectronics and Nanooptics

Modul PH2170

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 SS 2018 (aktuell)

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

verfügbare Modulversionen
SS 2018SS 2017WS 2013/4

Basisdaten

PH2170 ist ein Semestermodul in Englisch oder Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester 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 60 h 10 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2170 ist Alexander Holleitner.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

This lecture gives an in-depth introduction into the electronic, thermoelectric, optoelectronic, and optical properties of nanoscale circuits and materials. It starts with a short recapitulation of topics from solid state physics and semiconductor physics, and then, it focuses on the fascinating phenomena of quantum physics which occur at low electron numbers and dimensions: 3D, 2D, 1D and 0D. The lecture gives the opportunity to understand the physics of modern nanoscale electronics and optics. The following specific topics will be addressed:

·       Introduction to the subject of nanoscale electronics and optics;

·       Overview, classification and characteristic properties of nano-electronic as well as nano-optical systems and circuits;

·       Electronic transport phenomena in 3D, 2D, 1D and 0D.

·       Detailed description of optical two level systems and exciton physics.

·       Optical phenomena in 3D and 2D.

·       Discussion of  potential device application for selected 2D materials in the area of electronic, sensing, opto-/electronic, and photovoltaic applications;

·       Focus topics to introduce peculiar properties of selected materials in more detail cover:

o   Graphene

o   Topological Insulators

o   Two-dimensional materials

o   Plasmonic materials

 

Furthermore, the students will get exposed to recent research paper and review article in high-impact research journals such as science, nature publishing group and further literature related to nanoelectronic and nanoptical topics. The students are getting trained in how to access and extract the information from those topical research articles.

Lernergebnisse

After a successful participation of the module, the student is able to:

1. Understand different classes of nanoscale materials and their physical properties.

2. Understand preparation and nanofabrication methods for nanoscale materials.

3. Understand  and distinguish optical and structural characterization methods for nanoscale materials. 

4. Evaluate charge transport and quantum phenomena, such as the quantum Hall effect and conductance quantization, in the various dimensions.

5. Remember optical phenomena of nanoscale systems in the various dimensions.

6. Understand excitonic absorption and plasmonic phenomena.

7. Evaluate 2D materials and their specific optical and transport properties.

8. Evaluate  applications of nanoscale materials for electronic, optoelectronic, and spintronic applications.

9. Access and evaluate the content of topical research articles focusing on selected topics related to nanoscale material research in high-impact journals.

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
VO 4 Nanoelectronics and Nanooptics Holleitner, A. Mi, 12:15–13:45, ZNN 0.001
Mi, 14:00–15:30, ZNN 0.001

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag im Hörsaal, spezifische Tutorien mit Gruppenarbeit

Medienformen

Präsentationen sowie Tafelanschriften

Literatur

Skript mit Referenzen darin

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • - Erklären Sie das Konzept eines phasen-kohärenten Ladungstransports in niedrig-dimensionalen Systemen.
  • - Diskutieren Sie die dielektrische Funktion von plasmonischen Systemen.
  • - Erörtern Sie den ganzzahligen und fraktionierten Quanten-Hall-Effekt.
  • - Erklären Sie die Ladungsenergie in sogenanten Quantenpunkten.
  • - Leiten Sie die Energie-Skala von direkten und indirekten Exzitonen in Festkörpersystemen her.
  • - Veranschaulichen Sie das Konzept der topologischen Isolatoren.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Nach oben