Lehrbuch Der Experimentalphysik

by Bergmann, Ludwig

• ISBN13: 9783110174854
• ISBN10: 3110174855
• Format: Hardcover
• Copyright: 2005-09-30
• Publisher: De Gruyter

Summary

Solid-State Physics provides extensive coverage' like no other book' of the whole spectrum of solid-state physics, from crystals and surfaces through semiconductors and magnetism and right up to superconductivity. Experts in the fields presentthe basic principles right through toapplications incorporating the latest discoveries. Key Features extensive discussion of all theoretical and application-oriented problems in solid-state physics suitable as intensive preparation for exams extensive literarture list in each chapter's appendix

Table of Contents

Grundlagen der Festkorperphysik
Udo Scherz
Bindungen im Festkorper	3	(15)
Valenzkristalle	3	(2)
Metalle	5	(1)
Ionenkristalle	6	(1)
Molekulkristalle und Polymere	7	(1)
Amorphe Festkorper, Glaser und Keramiken	8	(2)
Biologische Festkorper	10	(1)
Zuchtung von Halbleiterkristallen	11	(5)
Nanostrukturen	16	(2)
Mechanische Eigenschaften	18	(22)
Elastische Konstanten	18	(2)
Gitterschwingungen	20	(20)
Thermische Eigenschaften	40	(6)
Warmekapazitat	41	(2)
Thermische Ausdehnung	43	(1)
Warmeleitung	44	(2)
Bandermodell	46	(19)
Elektronengas	52	(2)
Bestimmung der Energiebander	54	(5)
Grundzustandseigenschaften	59	(6)
Elektrische Eigenschaften	65	(17)
Effektive Masse der Kristallelektronen	66	(7)
Elektrische Leitfahigkeit	73	(6)
Bilanzgleichungen	79	(3)
Optische Eigenschaften	82	(9)
Gestorte Halbleiter	91	(9)
Donatoren, Akzeptoren	92	(2)
Flache Storstellen	94	(1)
Oberflachen, Grenzflachen	95	(3)
Heterostrukturen	98	(2)
Tiefe Zentren in Halbleitern und Isolatoren	100	(11)
Farbzentren	101	(3)
Experimentelle Methoden	104	(4)
Spezielle Zentren	108	(3)
Kristallstukturen
Peter Luger
Grundlagen	111	(7)
Geschichtlicher Uberblick	111	(3)
Periodizitat, Kristallgitter, Gitterkonstanten	114	(2)
Netzebenen, reziprokes Gitter	116	(2)
Kristallsymmetrie	118	(22)
Punktgruppensymmetrieoperationen, Kristallklassen	118	(6)
Translationssymmetrie, Bravais-Gitter, Raumgruppen	124	(4)
Strukturtypen	128	(10)
Polymorphie	138	(2)
Kristallstukturbestimmung mit Beugungsmethoden	140	(47)
Rontgen/Neutronenbeugung an Kristallen (Ergebnisse der Beugungstheorie)	140	(16)
Experimentelle Grundlagen der Rontgenbeugung	156	(3)
Pulverdiffraktometrie	159	(5)
Beugungsexperimente an Einkristallen	164	(10)
Losung des Phasenproblems	174	(10)
Gang einer Strukturbestimmung	184	(3)
Anwendungen der Kristallstukturanalyse	187	(32)
Kleine Molekule	187	(6)
Strukturanalyse bei tiefen Temperaturen	193	(5)
Elektronendichte und topologische Analyse	198	(6)
Makromolekule (Proteine, Virusstrukturen)	204	(15)
Fehlordnung in Kristallen
Werner Schilling
Einfuhrung	219	(3)
Atomare Fehlstellen	222	(6)
Einteilung und Notation atomarer Fehlstellen	222	(1)
Beispiele fur atomare Fehlstellenstrukturen	223	(3)
Strukturbestimmung atomarer Fehlstellen	226	(2)
Thermische Fehlordnung	228	(8)
Fehlstellengleichgewichte in einatomaren Substanzen	228	(3)
Methoden zum Nachweis thermischer Leerstellen	231	(3)
Fehlstellengleichgewichte in nichtatomaren Substanzen	234	(2)
Platzwechsel atomarer Fehlstellen	236	(5)
Platzwechsel von Leerstellen	236	(2)
Platzwechsel von Zwischengitteratomen	238	(3)
Festkorperdiffusion	241	(16)
Diffussionsgleichungen, Diffusionskoeffizienten	241	(4)
Driftdiffusion	245	(2)
Selbstdiffusion und Korrelationsfaktor	247	(3)
Fremdatomdiffusion	250	(4)
Diffusion in konzentrierten Legierungen	254	(3)
Bestrahlungsinduzierte Fehlstellen	257	(7)
Der Verlagerungsprozess	257	(4)
Reaktionen bestrahlungsinduzierter Fehlstellen	261	(3)
Versetzungen	264	(15)
Topologische Eigenschaften von Versetzungen	264	(3)
Verzerrungsfelder um Versetzungen	267	(3)
Beobachtung von Versetzungen im Elektronenmikroskop	270	(4)
Atomistische Struktur des Versetzungskerns	274	(5)
Innere Grenzflachen	279	(12)
Topologische Eigenschaften, Grenzflachenenergien	279	(5)
Atomistische Strukturen in Krongrenzen	284	(7)
Oberflachen
Margret Giesen
Harald Ibach
Einleitung	291	(1)
Struktur von Oberflachen	292	(16)
Symmetrie von Oberflachen	293	(2)
Rekonstruktionen von Oberflachen	295	(6)
Notation von Einheitszellen und Uberstrukturen	301	(2)
Vizinale Oberflachen und Defekte auf Oberflachen	303	(1)
Wichtige Methoden zur Untersuchung der Struktur von Oberflachen	304	(4)
Grenzflachen als Kontinuum	308	(19)
Die Thermodynamik von Grenzflachen	308	(10)
Kollektive Anregungen	318	(3)
Elastostatik von Oberflachen	321	(6)
Adsorption	327	(24)
Allgemeines zu Adsorbatstrukturen	328	(6)
Bindung von Adsorbaten	334	(9)
Adsorptionsgleichgewichte	343	(4)
Desorption und Desorptionsspektroskopie	347	(4)
Quantenzustande an Oberflachen	351	(15)
Vibronische Oberflachenzustande	351	(9)
Elektronenzustande an Oberflachen	360	(6)
Nichtperiodische Bewegungen von Atomen an Oberflachen -- Diffusion und Fluktuationen	366	(14)
Stochastische Bewegung von Einzelatomen	366	(1)
Absolute Ratentheorie	367	(2)
Ubergang zum Kontinuumsmodell	369	(2)
Ein Beispiel fur ein Diffusionsproblem	371	(2)
Ostwald-Reifung	373	(5)
Brown'sche Bewegung von Inseln und Fluktuationen	378	(2)
Keimung und Wachstum	380	(21)
Keimbildung fern vom Gleichgewicht	381	(3)
Thermodynamisches Modell der Keimbildung	384	(1)
Wachstum nach der Keimung	385	(4)
Wachstum auf vizinalen Flachen	389	(3)
Maander-Instabilitaten von Stufen	392	(3)
Wachstum verspannter Filme	395	(6)
Magnetismus
Burkard Hillebrands
Stefan Blugel
Grundlagen	401	(6)
Maßsysteme, Definitionen und Grundgleichungen	401	(2)
Das magnetische Moment	403	(2)
Die Spin-Bahn-Wechselwirkung	405	(1)
Hund'sche Regeln	405	(1)
Die Zeeman-Aufspaltung	406	(1)
Ensembles nicht-koppelnder magnetischer Momente	407	(9)
Paramagnetismus lokalisierter Momente -- klassische Betrachtung	407	(2)
Paramagnetismus lokalisierter Momente --quantenmechanische Betrachtung	409	(3)
Paramagnetismus von Leitungselektronen	412	(2)
Diamagnetismus	414	(1)
Kristallfeld-Wechselwirkung	415	(1)
Gekoppelte magnetische Momente	416	(23)
Dipol-Dipol-Wechselwirkung	416	(1)
Direkte Austauschwechselwirkung	417	(5)
Ferromagnetismus lokaler Momente	422	(2)
Itineranter Ferromagnetismus	424	(7)
Weitere Austausch-Wechselwirkungsmechanismen	431	(3)
Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus	434	(4)
Selten-Erd-Metalle	438	(1)
Magnetische Anisotropie	439	(6)
Formanisotropie	440	(2)
Magnetokristalline Anisotropie	442	(2)
Magnetoelastische Anisotropie	444	(1)
Magnetooptische Effekte	445	(3)
Spindynamik	448	(10)
Prazession der Magnetisierung	448	(2)
Austauschdominierte Spinwellen	450	(3)
Dipolare Spinwellen	453	(1)
Messverfahren	454	(1)
Magnetismus auf der Femtosekunden-Zeitskala	455	(3)
Domanen und Domanenwande	458	(6)
Mikromagnetische Grundgleichungen	458	(1)
Block- und Neel-Wande	459	(2)
Domanenstrukturen	461	(1)
Ummagnetisierungseigenschaften und Koerzitivitat	461	(3)
Oberflachenmagnetismus	464	(6)
Erhohte magnetische Momente	465	(2)
Temperaturabhangigkeit	467	(1)
Grenzflachenanisotropie	468	(1)
Reorientierungsubergang	469	(1)
Zwischenschichtkopplung	470	(5)
Mikroskopische Modelle fur die bilineare Kopplung	471	(3)
``Orange-Peel''-Kopplung	474	(1)
Exchange-Bias-Effekt	474	(1)
Spinabhangiger Transport	475	(4)
Anisotroper Magnetowiderstand	476	(1)
Riesenmagnetowiderstand	476	(2)
Tunnelmagnetowiderstand	478	(1)
Spin-Strome	479	(1)
Einige Anwendungen	479	(3)
Spinventil-Strukturen	479	(1)
Positions- und Drehsensoren	480	(1)
Magnetische Festplatte	481	(1)
Magnetisches Random-Access-Memory	481	(1)
Ausblick	482	(4)
Supraleitung
Hilbert v. Lohneysen
Grundlegende Aspekte der Supraleitung	486	(10)
Verschwinden des elektrischen Widerstands	486	(1)
Meißner-Ochsenfeld-Effekt	487	(1)
Supraleiter 1. und 2. Art	488	(6)
Auftreten von Supraleitung	494	(2)
Phanomenologische Modelle	496	(8)
Die London-Gleichungen	496	(3)
Ginzburg-Landau-Theorie	499	(5)
Grundzuge der BCS-Theorie	504	(15)
Cooper-Paare	505	(2)
Beispiel fur attraktive Wechselwirkung: Elektron-Phonon-Kopplung	507	(1)
BCS-Grundzustand	508	(2)
Endliche Temperaturen und auBere Felder	510	(4)
Quasiteilchenzustandsdichte und Quasiteilchentunneln	514	(5)
Josephson-Effekte	519	(5)
Phase der makroskopischen Wellenfunktion	519	(1)
Josephson-Gleichungen	520	(1)
Josephson-Kontakt im Magnetfeld	521	(2)
SQUIDs	523	(1)
Spezielle supraleitende Materialien	524	(19)
Supraleiter aus Ubergangsmetallen	524	(2)
Supraleiter mit magnetischen Atomen	526	(5)
Supraleitende Kuprate	531	(12)
Halbleiter
Rainer Kassing
Einfuhrung	543	(2)
Warum Halbleiter? Definition der Halbleiter	545	(1)
Ubersicht uber die Halbleiter	546	(2)
Energiebandermodell und elektronische Halbleitung	548	(9)
Bandermodell bekannter Halbleiter	549	(1)
Die effektive Masse	550	(1)
Eigenleitung	550	(2)
Storstellenleitung	552	(3)
Ubersicht uber die Methoden der Halbleiterdotierung	555	(2)
Das Fermi-Niveau und die Dichten freier Ladungstrager	557	(8)
Bedeutung des Eigenleitungs-Fermi-Niveaus	557	(4)
Berechnung des Fermi-Niveaus bei Storstellenleitung	561	(2)
Temperaturabhangigkeit der Ladungstragerkonzentration	563	(2)
Transporterscheinungen	565	(5)
Driftprozesse	565	(4)
Diffusionsprozesse	569	(1)
Generations- und Rekombinationsprozesse	570	(16)
Generations- und Rekombinationsraten	570	(1)
Lebensdauer der Ladungstrager im Eigenhalbleiter	571	(2)
Lebensdauer der Ladungstrager im Storstellenhalbleiter	573	(3)
Abschatzung der Zeitkonstanten	576	(1)
Energetische tief liegende Niveaus	577	(2)
Messung der Zeitkonstanten, raumladungsbegrenzte Strome	579	(5)
Diffusionslange	584	(1)
Der Dember-Effekt	584	(2)
Die Halbleiteroberflache	586	(4)
Phasengrenze Halbleiter-Gasphase	587	(3)
Halbleiterbauelemente	590	(17)
Der Metall-Isolator-Halbleiter -- (MIS-)Kondensator	590	(5)
Banderschema des MOS-Kondensators	595	(3)
Berechnung der Kapazitat des MOS-Kondensators	598	(4)
Einfluss von Oxid-Ladungen, tiefen Niveaus und Grenzflachenzustanden	602	(5)
Technologie des Silizium-MOS-Kondensators	607	(1)
Raumladungsschichten an Kontaktubergangen	608	(12)
Kontakt zwischen Metall und Halbleiter	608	(6)
Quantenmechanische Einflusse	614	(2)
Analyse tiefer Storstellen (DLTS-Verfahren)	616	(4)
Der Halbleiter-Halbleiter-Kontakt, die Bipolar-Diode	620	(26)
Die I-, U-Kennlinie der pn-Diode	620	(9)
Die Solarzelle	629	(9)
Die Photodiode	638	(2)
Die Tunneldiode	640	(3)
Halbleiter-Heteroubergange	643	(3)
Bauelemente mit mehrfachen Raumladungsschichten	646	(28)
Der Bipolar-Transistor	647	(4)
Grundschaltungen des Bipolar-Transistors	651	(2)
Der MOS-Feldeffekt-Transistor (MOS-FET)	653	(15)
Der Thyristor	668	(5)
Der IGBT (Insulated Gate Bipolar-Transistor)	673	(1)
Einige grundlegende Experimente der Halbleiterphysik	674	(12)
Messung der Leitfahigkeit	674	(1)
Der Gunn-Effekt	675	(4)
Der Hall-Effekt	679	(3)
Der Quanten-Hall-Effekt	682	(4)
Eigenschaften des nichtkristallinen Halbleiters	686	(9)
Eigenschaften des hochdotierten Halbleiters	687	(1)
Eigenschaften polykristalliner Halbleiter	688	(3)
Eigenschaften amorpher Halbleiter	691	(4)
Ausblick	695	(12)
Fragen an die zukunftige Halbleitertechnik	695	(1)
Entwicklungstendenzen von Bauelementen	695	(5)
Sensoren und Aktuatoren, Mikro-, Nano-Systeme	700	(7)
Materialien der Optoelektronik -- Grundlagen und Anwendungen
Hartmut Hillmer
Josef Salbeck
Einleitung	707	(7)
Lumineszenz	708	(6)
Grundlagen optischer Eigenschaften der Festkorper	714	(20)
Lumineszenzmodelle/Elektronische Energieschemata	715	(16)
Dielektrische Materialeigenschaften	731	(1)
Nichtlineare Optik	732	(2)
Dielektrische Materialien	734	(19)
Anorganische Glaser	734	(12)
Amorphe dielektrische Materialien fur Dunnfilm- und Wellenleiterstrukturen	746	(1)
Amorphe organische dielektrische Materialien fur Faseranwendungen	747	(1)
Kristalline anorganische dielektrische Materialien	748	(4)
Keramische Werkstoffe	752	(1)
(Anorganische) Halbleiter	753	(52)
Grundlagen	753	(4)
Quanteneffekte und verspannte Halbleiter-Heterostukturen	757	(11)
Epitaktische Herstellung von Halbleiter-Heterostrukturen	768	(7)
Optische Eigenschaften von III/V-Halbleitern	775	(5)
Effiziente Emission auf der Basis von Si	780	(1)
LEDs auf der Basis anorganischer Halbleiter	781	(5)
Klassifikation von Halbleiterlasern	786	(2)
Kantenemittierende Laser mit horizontalem Resonator	788	(9)
Oberflachenemittierende Laser mit vertikalem Resonator	797	(3)
Kantenemitter und VCSEL's mit niederdimensionaler aktiver Zone	800	(1)
Mikromechanisch abstimmbare Filter und VCSELs	801	(3)
Laser mit externem Resonator	804	(1)
Organische Festkorper	805	(16)
Ladungstransport in organischen Festkorpern	806	(1)
Injektion von Ladungstragern	807	(2)
Organische Leuchtdioden	809	(12)
Werkstoffe
Ludwig K. Thomas
Vorbemerkung zum Begriff Werkstoffe	821	(1)
Strukturen von Werkstoffen	822	(3)
Mikrostruktur	822	(1)
Makrostruktur	823	(1)
Oberflachen	824	(1)
Herstellung und Verarbeitung	825	(11)
Verwendung naturlicher Rohstoffe	826	(2)
Verwendung synthetischer Rohstoffe	828	(1)
Verarbeitung	829	(7)
Zustandsdiagramme	836	(24)
Thermodynamische Grundlagen	836	(6)
Beispiele von Zustandsdiagrammen realer Systeme	842	(4)
Ungleichgewichtszustande	846	(5)
Umwandlungen von Werkstoffen	851	(7)
Warmebehandlung von Werkstoffen	858	(1)
Erholung und Rekristallisation	859	(1)
Werkstoffprufung	860	(10)
Grundlagen	861	(1)
Mechanische Prufverfahren	861	(5)
Zerstorungsfreie Prufung	866	(4)
Thermische Analyse	870	(1)
Mechanische Eigenschaften	870	(36)
Abgrenzung und Uberblick	870	(1)
Elastische Eigenschaften	871	(4)
Plastische Eigenschaften	875	(9)
Zeitabhangigkeit der Verformung	884	(5)
Temperaturabhangigkeit der Verformung	889	(2)
Bruch	891	(6)
Mechanische Modelle	897	(1)
Pseudoelastizitat (Gedachtnis-Effekt)	898	(2)
Festigkeitssteigerung	900	(4)
Gewichtsverminderung	904	(1)
Tribologie	904	(2)
Physikalische Eigenschaften	906	(20)
Vorbemerkung	906	(1)
Elektrische Leitfahigkeit	907	(7)
Dielektrische Eigenschaften	914	(2)
Optische Eigenschaften	916	(4)
Thermische Eigenschaften	920	(5)
Wechselwirkung zwischen Strahlung und Werkstoff	925	(1)
Chemische Eigenschaften	926	(18)
Chemische Reaktionen im Innern	927	(1)
Chemische Reaktionen an Oberflachen	928	(8)
Schadigung bei hohen Temperaturen	936	(5)
Biologische Vertraglichkeit	941	(1)
Wasserstoffspeicherung in Metallhydriden	942	(1)
Recycling, Entsorgung, Verwertung von Werkstoffen	943	(1)
Zukunftige Entwicklungen	944	(7)
Register	951