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Festkörperspektroskopie
Solid State Spectroscopy

Modul PH2189

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 2018/9 (aktuell)

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

verfügbare Modulversionen
WS 2018/9WS 2017/8WS 2015/6WS 2013/4

Basisdaten

PH2189 ist ein Semestermodul in Englisch 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)
150 h 45 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2189 ist Ian Sharp.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Dieses Modul wird die Studierenden in die physikalischen Prinzipien sowie in die experimentelle Durchführung der wichtigsten Spektroskopie-Methoden einführen, die bei der strukturellen, chemischen und optoelektronischen Charakterisierung von Festkörpern und deren Oberflächen heute angewandt werden.

Behandelt werden insbesondere:

  • Bildgebende Verfahren: Elektronenmikroskopie, Raster-Sonden-Mikroskopie: SEM, TEM, STM, AFM, SNOM, KFM
  • Röntgen-, Neutronen- und Elektronenstrahl Beugung und Streuung: HRXRD, LEED, SAXS, SANS
  • Chemische Analyse: SIMS, AES, EDX, XPS, UPS
  • Optische Spektroskopie: wichtige optische Komponenten, FTIR, Raman, Ellipsometrie, Transmission, Absorption, Reflektion, Photolumineszenz
  • Methoden zur Untersuchung des elektronischen und ionischen Ladungstransports
  • Kern- und Elektronen-Spinresonanz

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss dieses Kurses verfügen die Studierenden über Grundkenntnisse aller diskutierten Spektroskopieverfahren, einschließlich ihrer physikalischen Grundlagen und ihrer modernsten experimentellen Umsetzung. Dadurch haben sie das notwendige Wissen, um diese Methoden in ihrem späteren Studium (z.B. Bachelor- oder Masterarbeiten) effektiv einzusetzen und die erzielten experimentellen Ergebnisse richtig und kritisch zu interpretieren.

Insbesondere sind die Studierenden in der Lage:

  • die physikalischen Grundlagen und den Stand der Technik der diskutierten Spektroskopiemethoden zu verstehen.
  • experimentelle Ergebnisse richtig und kritisch zu interpretieren   
  • die wichtigsten Informationen, die bei jeder Methode über Festkörperwerkstoffe gewonnen werden, zu beschreiben  
  • die physikalischen Prinzipien und Wechselwirkungen zu erklären, auf denen jede experimentelle Methode basiert.   
  • zu erkennen, wie sich verschiedene Methoden gegenseitig ergänzen
  • die Grenzen verschiedener Methoden in Bezug auf Empfindlichkeit, Auflösung und Auswirkungen auf untersuchte Proben zu beschreiben.   
  • zu beschreiben, wie verschiedene experimentelle Werkzeuge (z.B. Laser, Elektronenenergieanalysatoren, Spektrometer, etc.) funktionieren.

Voraussetzungen

keine Voraussetzungen, die über die Zulassung zum Physik-Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Solid State Spectroscopy Sharp, I. Do, 14:00–16:00, WSI 101S
UE 1 Übung zu Festkörperspektroskopie Sharp, I. Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

The modul consists of a lecture and exercise classes.

Lecture: In classroom lectures, the teaching and learning content is presented and explained in a didactical, structured, and comprehensive form. This content includes basic knowledge, as well as selected current topics in evolving areas of solid state spectroscopy. Practical and modern aspects of solid state spectroscopy are highlighted in terms of the physical principles upon which they are built. Crucial facts are conveyed by involving the students in scientific discussions to develop their intellectual power and to stimulate their analytic thinking on physics problems. Regular attendance of the lectures is therefore highly recommended.

Exercise: The presentation of the learning content is enhanced by optional supplemental lectures, laboratory tours, and guest presentations that place the lecture content in the context of modern experimental solid state physics research. These learning activities are intended to deepen the students’ understanding and to help their learning of the course material.

Medienformen

Lecture notes are written using a tablet and are complemented by powerpoint slides that provide figures and videos representing modern research examples, schematic illustrations, and representative data.

Literatur

Kuzmany, "Solid State Spectroscopy" Springer.

Pelant & Valenta, “Luminescence spectroscopy of semiconductors” Oxford.

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

There will be an oral exam of about 25 minutes duration. Therein the achievement of the competencies given in section learning outcome is tested exemplarily at least to the given cognition level using comprehension questions and sample calculations.

For example an assignment in the exam might be:

  • Description and explanation the electronic transitions associated with different X-ray and electron spectroscopies
  • Explaining different scanning probe microscopy modes and their implementations
  • Explaining the selection rules for vibrational spectroscopies and providing examples of active and inactive modes
  • Explaining what the experimentalist can learn from different X-ray diffraction modes and geometries
  • Describing the different radiative and non-radiative recombination mechanisms in a semiconductor

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 Festkörperspektroskopie
Mo, 4.2.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor So, 24.03.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before Sun, 2019-03-24. bis 15.1.2019 (Abmeldung bis 3.2.2019)
Di, 26.3.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin von Mo, 25.03.2019 bis Sa, 27.04.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date from Mon, 25.03.2019 till Sat, 27.04.2019. bis 25.3.2019
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