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 2017 (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 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 75 h 10 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2170 ist Alexander Holleitner.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Die Vorlesung gibt eine tiefgehende Einführung in die electronischen, thermoelektrischen, optoelektronischen und optischen Eigenschaften von nanoskaligen Materialien und Schaltkreisen. Die Vorlesung beginnt mit einer kurzen Wiederholung der Themen aus der Festkörper- und Halbleiterphysik und konzentriert sich anschließend auf die faszinierenden Phänomene der Quantenphysik, die bei niedrigen Elektronzahlen und Dimensionen auftreten: von 3D, 2D, 1D hin zu 0 D. Die Vorlesung gibt den Studenten/Studentinnen die Möglichkeit, die Physik der modernen Nano-Elektronik und Optik zu verstehen.

Lernergebnisse

Nach einer erfolgreichen Teilnahme des Moduls, ist der Student/die Studentin in der Lage:

1.     verschiedene Klassen von nanoskaligen Materialien und ihre Eigenschaften zu benennen.

2.     die Herstellung und die Nanofabrikation von nanoskalige Materialien zu beschreiben und sie zu erklären.

3.     geeignete optische und strukturelle Charakterisierungsmethoden für nanoskalige Materialien zu unterscheiden.

4.     Transport- und Quantenphänomene, wie den Quanten-Hall-Effekt und die Leitwertsquantisierung, in den verschiedenen Dimensionen zu beschreiben.

5.     Optische Phenomäne von nanoskaligen System in den verschiedenen Dimensionen zu beschreiben.

6.     Exzitonische Absorption und plasmonische Phänomene zu erklären.

7.     Optische und Transporteigenschaften von 2D Materialien zu beschreiben.

8.     Anwendungen von nanoskaligen Material für elektronische, optoelektronische, spintronische Anwendungen zu diskutieren.

Voraussetzungen

Bachelor Abschluss

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 4 Nanoelectronics and Nanooptics Holleitner, A. Mittwoch, 12:00–14:00
Donnerstag, 12:00–14:00

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.

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.