! Am Ende sind noch geballt einen Liste von Fragen aufgefuehrt, die uns Herr Hunklinger geschickt hat, als Ergaenzung zu denen, die bei den einzelnen Kapiteln stehen.!

Der'Standard' ist das Skript von S. Hunklinger. Es behandelt auch anspruchsvolle Themen (Einserfragen).

       Gute elementarere Einfuehrungen liefern: Demtroeder Experimentalphysik 3  oder auch Alonso-Finn  Bd.3. Der dort behandelte Stoff gehoert zum Grundwissen des Gebiets.

Natuerlich ist ein Lehrbuch 'Geschmackssache' und Sie muessen sehen, mit welchen Sie am besten zurecht kommen.

 * Klassifizierung der festkoerper
 * Kristalle: Elementarzelle, Translationsvektor, Atombasis
 * Symmetrieeigenschaften und Gittertypen (wichtige Beispiele)
   itterebenen, Millersche Indizes
 * das reziproke Gitter und die Brillouinzone
 * Struktur amorpher Festkoerper, Korrelationsfunktion.

 * Strukturbestimmung durch Streuexperimente: Roentgen- und Neutronstreuung
     - Roentgenverfahren
     - Streuamplitude und atomarer Streufaktor, Bestimmung der Elektrondichte im Gitter.

 * Kristalldefekte: Leerstellen und fehlstellen als Funktion der temperatur
                            - Dotierungen (Stoerstellen) und Polykristalline Materialien
 Testfragen:
     * Wie laesst sich der Aufbau eines Einkristalls beschreiben, wie wird die ordnung eines amorphen FK beschrieben?
    * Was zeichnet das Diamantgitter aus, wo liegt es noch vor?
     * warum haben NaCl und CsCl unterschiedliche Gitterstrukturen? welche?
     * warum hat jeder Kristall bei endlicher Temperatur Defekte? Wie haeufig sind diese?
    * Welche Kristalltypen erreichen die dichteste Packung und wie hoch ist diese, wieviele Nachbarn hat ein Gitteratom?
    * Erlaeutern Sie das Lauesche Beugungsverfahren. Wo im Interferenzbild steckt die Information ueber die Gitterstruktur,
       die Atombasis, die Elektronendichte?
    * wie lassen sich Roentgenstrahlen bzw. Neutronen monochromatisieren? Wie ergaenzen sich Roentgen- und Neutronstreuung, wo liegen jeweils
        die Vor- und nachteile? Welche Bereiche der Brillouinzone lassen sich jeweils ausmessen?
     * welche bedeutung hat der reziproke Gittervektor und welche Rolle spielt er bei Streuprozessen?
     * wie kann man das Problem der fehlenden Phaseninformation entschaerfen?

 Bindungsmodelle:

* Bindungstypen, typische Bindungsenergien, Abstandsverhalten der Potentiale und charakteristische Beispiele.
* Legierungen
  Testfragen:
   * Weshalb hat Diamant eine so hohe Haerte? Bindungstyp, welche Atomorbitale sind beteiligt?
   * worauf beruht die metallische Bindung? Wie hoch sind typische Bindungsenergien?
   * wo spielt die Wasserstoffbrueckenbindung eine Rolle, worauf beruht der Bindungseffekt?

 B)Dynamische Gittereigenschaften und Gitterspektroskopie:

   - Eigenschwingungen (Phononen),, Longitudinale und Transversale Schwingungen, min. Wellenlaenge
    - Dispersionsrelationen fuer akustische und optische Phononen
     - Eigenschaften von Phononen
    - Dichte der Frequenzzustaende
    - spezifische Waerme des Festkoerpers und innere Energie
     - Debye-Naeherung: Zustandsdichte, Debye-Temperatur, Voraussagen fuer C_V und Vergleich mit Messungen.
     - was aendert sich fuer amorphe Festkoerper, wie sieht das Temperaturverhalten von C_V aus?

     * Gitterspektroskopie durch Infrarotspektroskopie und Lichtstreuung
     * Messung der Dispersionsrelation durch Neutronstreuung
     * Moessbauereffekt und Spektroskopie

Testfragen zur Selbstkontrolle:
  * warum ist pi/a der kleinste Wellenvektor?
  * wie unterscheiden sich akustische und optische Phononen, wie longitudinale und transversale? warum 'optisch'?
   * welche 'Teilcheneigenschaften aben Phononen, was unterscheidet sie von Teilchen?
  * geben Sie die innere Energie fuer ein Mol eines Festkoerpers bei der Temperatur T  an. Welche Rolle haben die freien Elektronen in Metallen?
  * welche Naeherung macht Debye? welche Dispersionsrelation nimmt er an? warum macht das Sinn fuer die spez. Waerme auch bei  mehratomiger
     Basis? Welches verhalten wird fuer T-->0 und T>>T_D vorhergesagt?
   * warum eignen sich Neutronen besonders gut zur Messung der Dispersionsrelation? Wie wuerde ein typisches Experiment aussehen?
   * wie sieht die Dispersionsrelation fuer amorphe FK aus, was aendert sich dadurch?
    wie laesst sich das Verhalten ihrer spez. Waerme bei tiefen Temperaturen erklaeren?

Anharmonische Gittereigenschaften:
    - thermische Expansion von Festkoerpern
     - Waermeleitfaehigkeit von Dielektrika und Phonon-Phonon Streuung.

    - welche Effekte sind nur durch die Anharmonizitaet des Gitterpotentials verstaendlich?

C)  Elektronen in Festkoerpern:

 - Eigenschaften von Metallen.
 - elektrische und Waermeleitfaehigkeit
  -Verhalten freier Elektronen: Fermienergie, Zustandsdichte freier Elektronen, Entartungsdruck
   - Beitrag zur spez. Waerme

*  Elektronen im periodischen Potential:
    - Baendermodell, Metalle, Isolatoren, Halbleiter
    - Messung der Energieverteilung n(E) der Elektronen
    - Verhalten der Leitungselektronen unter el. Feldern
    - Transportphaenomene: el. Leitfaehigkeit und Waermeleitfaehigkeit vs. T.
      - die effektive e-Masse
      -  Effekt von e-Phononstreuung und Stoerstellen
      - Wiedemann-Franz Gesetz
     - Paramagnetismus normaler Metalle
 

* Elektronen im Magnetfeld:
   - Aufspaltung der Energiebaender im B-Feld
    - Messung der Zyklotronfrequnzen und  der effektiven Massen
    - Zustandsdichte im B-Feld: Effekte auf spez. Waerme und Magnetisierung
     - der Hall-Effekt
    - Quanten- Hall Effekt

Supraleitung:
   - Sprungtemperatur, Energiegap, welche Materialien zeigen Supraleitung, welche nicht? Isotopieeffekt.
    - Meissner-Ochsenfeldeffekt
     - Supraleiter erster und 2. Art
    - Eigenschaften der Cooperpaare, Grundidee der BCS Theorie
     - Josephson-Effekt, SQUIDS

Testfragen:
  * was sind typische Eigenschaften von Metallen? worauf sind diese zurueckzufuehren? Wann haben wir einen Isolator?
   * warum spiegeln Metalle das Licht?
  * volle Leitungsbaender leiten nicht. Warum sind die Erdalkali dennoch metallisch?
   * wie laesst sich die Energieverteilung der Elektronen im Metall messen?
   * welche Rolle spielt die effektive Masse m*? Welche Werte kann sie annehmen, was bedeuten negative Massen?
   * warum leiten Edelmetalle erheblich besser als Alkali, obwohl sie alle nur ein  s Leuchtelektron haben?
     warum werden sie nicht supraleitend?
  * wie sieht die el. Leitfaehigkeit vs. T aus? Wodurch ist sie bestimmt?
  * warum haengen el. und Waermeleitfaehigkeit zusammen? wie? Was dominiert die Waermeleitfaehigkeit in Metallen vs. T?

* wie sieht die Elektronendichte an der Fermikante bei endlicher Temperatur aus? Wie nahe der Sprungtemperatur fuer einen Supraleiter?
* warum haengt die Sprungtemperatur von der Debyefrequenz ab?
* welche Eigenschaften haben Hochtemperatursupraleiter?
* was sind typische Eigenschaften eines Cooper-Paars? Kann man Cooperpaare exp. nachweisen?
* warum lassen sich mit SQUIDS winzige B-Aenderungen messen?
 

D) Halbleiter

   * reine Halbleiter,
     -Bandluecken, wichtigste Beispiele
     - Photonabsorption , direkte und indirekte Halbleiter, Photoabsorptionskoeffizienten vs. Photonenergie
      -Elektronen und Loecher: Konzentrationen vs. T, Beweglichkeit, el. Leitfaehigkeit vs. T
     - Messung der effektiven Massen mit Zyklotronresonanz
    * Dotierte Halbleiter:
     - Donatoren und Akzeptoren, Jonisationsenergieen und 'Radien' der zus. Elektronen.
     - Defekte in Halbleitern und el. Leitfaehigkeit
       - was aendert sich bei amorphen Halbleitern?
    * Anwendungen: inhomogene HL
       - p-n Uebergang
      - Dioden, Photodiode, LED's, Solarzellen
       - Transistor, MOSFET
     - Heterostrukturen, Halbleiterlaser

    Testfragen:
         * warum eignet sich Ga As fuer LED's aber nicht reines Si oder Ge?
         * weshalb spielt Si (bisher) so eine herausragende Rolle fuer die Halbleiterindustrie?
         * wie funktioniert einenTunneldiode, wozu wird sie eingesetzt?
         * was passiert an einem p-n Uebergang? Wie laesst sich die Verarmungszone vergroesser.
          * wie funktioniert ein HL Detektor?
         * was bestimmt den Wirkungsgrad von Solarzellen?
E) Magnetische Eigenschaften
     Diamagnetismus
      * Paramagnetismus, Curiegesetz, T-Messung bei tiefen Temperaturen
      * Ferromagnetismus
        - Curietemperatur, spontane Magnetisierung, Beispiele
        - Molekularfeldnaeherung,
         - Grundidee der Austauschwechselwirkung (Ursache der spontanen Magnetisierung)
         - WW delokaliserter 3d Elektronen. Diskussion der Zustandsdichten von Uebergangselementen z.B. Ni/Cu
           - Ferri- und Antiferromagnetismus, Neeltemperatur

       * welches magnetische Verhalten zeigen dia-, para, und ferromagnetische Substanzen?
        * wie kommt das 1/T Gesetz fuer paramagnetische Substanzen zu Stande?
        * was passiert bei der Curie bzw. Neel-Temperatur?
        * was ist die phys. Ursache der spontanen Magnetisierung in Ferromagneten? Ist es die WW zwischen permanenten Dipolen?

F) Dielektrische und optische Eigenschaften
       * Suszeptibilitaet und el. Polarisierbarkeit
         * Beitraege zur Polarisierbarkeit vs. Frequenz in Dielektrika
         * optische Phononen in Jonenkristallen
         * Exzitonen
         * freie Elektronen: Plasmafrequenz ud opt. Verhalten von Metallen.

         * warum spiegeln Metalle das Licht. Bei welchen Frequenzen werden sie transparent?
          * welche Effekte tragen zur  Absorption el.magn Wellen im festkoerper bei?
          * warum sind Halbleiter im optischen Bereich durchsichtig?
          * skizzieren Sie den Photoabsorptionskoeffizienten vs. Frequenz fuer einen polaren Halbleiter
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Hier die zusaetzlichen Fragen von Herrn Hunklinger. Ein Teil davon deckt sich mit Fragen, die waehrend der uebungsstunden
gestellt wurden, aber das macht ja nichts.
Wie werden Einkristalle, wie Gläser hergestellt?
Was bedeutet der Begriff "Paarkorrelationsfunktion" anschaulich?
Was versteht man unter dem Begriff "Brillouin-Zone"?
Worauf beruht die Van der Waals-Wechselwirkung?
Welche Typen von Punktdefekten unterscheidet man?
Welchen Einfluss haben Versetzungen auf die mechanischen Eigenschaften?
Wie viele Atome sind an einem Phonon beteiligt?
Ist die Auslenkung der Atome im Festkörper quantisiert?
Welche Rolle spielen Umklapp- und Normalprozesse in der Wärmeleitung?
Was sind ballistische Phononen?
Was versteht man unter der "semiklassischen Näherung" bei der Beschreibung
der Elektronenbewegung?
Wie unterscheiden sich Isolatoren, Halbmetalle und Metalle im Bändermodell?
Welche Eigenschaften haben "Löcher"?
Wie kann man die Fermifläche experimentell bestimmen?
Was versteht man unter dem Begriff "Dotierung eines Halbleiters"?
Wodurch wird die Ladungsträgerdichte in Halbleitern bestimmt?
Was ist ein MOSFET?
Was sind Heterostrukturen?
Was sind Spinwellen?
Wodurch wird die Größe des Molekularfelds in Ferromagneten bestimmt?
Wodurch unterscheiden sich lokales und äußeres elektrisches Feld?
Welche Beiträge zur Polarisation gibt es?
Was sind "Plasmonen"?
Was versteht man unter dielektrischer Polarisation?
Was sind Supraleiter 1. und 2. Art?
Was ist der Meißner-Oschsenfeld Effekt?
Wodurch wird die attraktive Wechselwirkung zwischen den Elektronen eines
Cooper-Paars bewirkt?
Welche Konsequenzen ergeben sich aus der Existenz einer makroskopischen
Wellenfunktion?
Worauf beruht der "Josephson-Effekt"?
Was versteht man unter einer "Energielücke"?
Warum besitzen Supraleiter keinen Gleichstrom- aber einen
Wechselstromwiderstand?